(57)【要約】【課題】  浄水用途などに使用するための、強度が実用上十分にあり、かつ通水抵抗が小さく通水量を確保でき、かつ有害物質の吸着性能に優れた活性炭成型体と、その安価で簡便な製造方法を提供すること。【解決手段】  見かけ密度が０．６５ｇ／ｃｃ以下、かつ体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下の活性炭成型体によって達成される。このような活性炭成型体は、粒状又は粉末状活性炭と、メルトインデックスが１０ｇ／１０分以上１００g／１０分以下の有機高分子バインダー、またはメルトインデックスが異なる２種類以上の有機高分子バインダーとを混合し、得られた混合物を金型に充填し、加熱、加圧することにより製造することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状又は粉末状活性炭と、熱可塑性有機高分子バインダーからなり、見かけ密度０．６５ｇ／ｃｃ以下で、かつ体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下である活性炭成型体。
【請求項２】
体積抵抗率が１００Ω・ｃｍ以下である請求項１記載の活性炭成型体。
【請求項３】
熱可塑性有機高分子バインダーのメルトインデックスが１０（ｇ／１０分）以上１００（ｇ／１０分）以下である、請求項１または２に記載の活性炭成型体。
【請求項４】
活性炭成型体全重量に対する熱可塑性有機高分子バインダー量が１〜１０重量％の範囲である、請求項３に記載の活性炭成型体。
【請求項５】
熱可塑性有機高分子バインダーが２種類の有機高分子バインダー（Ａ）および（Ｂ）からなり、（Ａ）、（Ｂ）のメルトインデックスをそれぞれｘ（ｇ／１０分），ｙ（ｇ／１０分）としたとき、ｘ／ｙが０．７以下、かつｙが１０（ｇ／１０分）以上１００（ｇ／１０分）以下である、請求項１または２に記載の活性炭成型体。
【請求項６】
活性炭成型体全重量に対する有機高分子バインダー（Ｂ）量が１〜１０重量％の範囲である、請求項５に記載の活性炭成型体。
【請求項７】
熱可塑性有機高分子バインダーがポリオレフィン、ポリエステル、アクリル樹脂およびポリアミドから選ばれる少なくとも１種である請求項１〜６記載の活性炭成型体。
【請求項８】
有機高分子バインダー（Ａ）が、ポリエステル、アクリル樹脂およびポリアミドから選ばれる少なくとも１種である請求項５〜７記載の活性炭成型体。
【請求項９】
粒状又は粉末状活性炭と、熱可塑性有機高分子バインダーとを混合し、得られた混合物を金型に充填し、加熱、加圧して成型することを特徴とする請求項１または２記載の活性炭成型体の製造方法。
【請求項１０】
熱可塑性有機高分子バインダーのメルトインデックスが１０（ｇ／１０分）以上１００（ｇ／１０分）以下であり、活性炭成型体全重量に対する熱可塑性有機高分子バインダー量が１〜１０重量％の範囲である、請求項９記載の活性炭成型体の製造方法。
【請求項１１】
熱可塑性有機高分子バインダーが２種類の有機高分子バインダー（Ａ）および（Ｂ）からなり、（Ａ）、（Ｂ）のメルトインデックスをそれぞれｘ（ｇ／１０分），ｙ（ｇ／１０分）としたとき、ｘ／ｙが０．７以下、かつｙが１０（ｇ／１０分）以上１００（ｇ／１０分）以下であり、（Ｂ）の量が活性炭成型体全重量の１〜１０重量％の範囲であり、（Ａ）と（Ｂ）の合計量が活性炭成型体全重量の、５〜２５重量％の範囲である請求項９記載の活性炭成型体の製造方法。
【請求項１２】
加熱の温度が１１５℃以上、１４０℃以下である、請求９〜１１記載の活性炭成型体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜８記載の活性炭成型体を用いた浄水材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭成型体及びその製造方法に関する。さらに詳細には、実用上十分な強度を有し、通水抵抗が小さく、かつ優れた吸着性能を有する活性炭成型体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性炭は、各種有害物質、悪臭物質の吸着に優れた能力を有し、従来から家庭用、工業用を問わず多くの分野で吸着剤として使用されている。このような活性炭は、粉状、粒状のままで使用する場合には、使用時に活性炭が脱落する、あるいは流体がその内部を通過する際に偏流が生じて活性炭の全部が有効に利用されないなどの欠点が生じる。そのため、活性炭を固化して所定の形状に成型し、活性炭成型体として用いることが行われている。このような活性炭成型体はその取扱いの簡便さと有害物質の除去能力から特に浄水用のフィルターとして使用実績がある。
【０００３】
このような活性炭成型物及びその製造方法としては、これまでにも種々のものが提案されている。例えば、特許文献１には、ＡＳＴＭＤ１２３８により測定したメルトインデックスが１ｇ／１０分以下の超高分子量ポリマーバインダーを用いて活性炭を成型した水用フィルターが開示されている。また、特許文献２には、活性炭を、メルトインデックスが１．１〜２．３ｇ／１０分の高分子量多孔質結合材を用いて固化した多孔質フィルターと、これを用いた水処理器用フィルターが開示されている。また、特許文献３には、メルトインデックスが１．２〜１０ｇ／１０分以下のポリエチレンホモポリマーバインダーを用いて活性炭を成型した水用フィルターが示されている。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４７５３７２８号
【特許文献２】特開２００１−５８１１１号公報
【特許文献３】特開２００２−５２５４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示される、メルトインデックスが低い超高分子量ポリマーバインダーを用いて成型した水用フィルター及び、特許文献２に示される比較的メルトインデックスの低いポリマーバインダーを用いて成型した多孔質フィルターについては、通水抵抗が低く、高い吸着性能を有する点では優れるものの、成型強度が低く微粉の脱落が多いという問題があった。さらに、特許文献１、特許文献２、特許文献３に開示されている方法で成型体を製造した場合、バインダーの流動性を確保するために高温で成型しようとすると、加熱時の収縮のために成型体が変形しやすく、一定品質の成型体が得にくくなるという問題もあった。一方、メルトインデックスが１００ｇ／１０分以上のポリマーバインダーのみを用いて成型した活性炭成型体は、強度が高く微粉の脱落が少ないという点では優れているが、通水抵抗が大きく吸着性能が低くなる問題点があった。
【０００６】
さらに、これら先行文献に開示されているフィルターや活性炭成形体は、使用条件、対象物質の変化によってその有害物質除去能力が変動することが多く、また、これら先行文献に開示されている方法に従って製造した場合でもその原料や製造条件の変動により、充分な性能が得られないことが多く、総合的に高い有害物質除去能力を安定して発揮できる活性炭成形体が望まれていた。
【０００７】
従って、本発明の目的は、実用上十分な強度を有し、通水抵抗が低く、かつ安定的に高い有害物質除去能力を有する活性炭成型物を提供することにある。さらには、このような良好な品質の活性炭成型物を、安価、簡便に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するため、活性炭成形体の各種物性と種々の吸着性能との関係を鋭意検討し、活性炭成形体の体積抵抗率と吸着性能に相関があることを見出した。そこで、さらに体積抵抗率に着目して、活性炭成型体の製造方法について鋭意検討した結果、活性炭と、特定の有機高分子バインダーを適切な条件で混合し、加熱、成形することにより、充分な通水抵抗を確保するために必要な程度の低い見かけ密度と、同時に従来得られなかった低い体積抵抗率を有する活性炭成形体が製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
即ち、本発明は、粉末または粒状活性炭と有機高分子バインダーからなり、見かけ密度が０．６５ｇ／ｃｃ以下であり、かつ体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下である活性炭成型体である。
【００１０】
また、本発明のもう一つの発明は、粒状又は粉末状活性炭と、特定の有機高分子バインダーを混合し、得られた混合物を金型に充填し、加熱、加圧して成型することを特徴とする見かけ密度が０．６５ｇ／ｃｃ以下、かつ、体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下の活性炭成型体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の活性炭成型体は、総合的に高い吸着能力を安定して発揮できるためフィルターなど種々の用途に使用できる。特に本発明の活性炭成型体は、塩素やトリハロメタン、重金属などの吸着能力に優れるため、浄水用のフィルターなどとして有用である。また、通水抵抗が低く、低い圧力で十分な流量を処理できるため、例えば蛇口直結型の家庭用浄水器等に好適に使用できる。
【００１２】
また、本発明の活性炭成形体の製造方法によれば、上記のような実用上十分な強度を有し微粉脱落などの問題がなく、通水抵抗が低く、有害物質除去能力が大きい活性炭成型体を、安定な品質で、安価、簡便に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の活性炭成型体は、粉末または粒状活性炭および有機高分子バインダーからなり、見かけ密度０．６５ｇ／ｃｃ以下で、かつ体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下である活性炭成型体である。
【００１４】
ここで、体積抵抗率とは、電気抵抗（Ω）を単位体積（１ｃｍ×１ｃｍ×１ｃｍ）あたりで示した値（Ω・ｃｍ）であり、電気抵抗に断面積／長さを乗ずることで換算される。この値は物質に固有の絶対値であり、断面積Ｓに一定電流I（Ａ）を流し、距離Ｌだけ離れた２点間の電位差Ｖ（Ｖ）を測ることにより、体積抵抗率ｐｖ＝Ｖ／Ｉ×Ｓ／Ｌで求められる。体積抵抗率の測定方法はＪＩＳ  Ｋ  ７１９４、ＳＲＩＳ  ２３０１、ＡＳＴＭ  Ｄ  ９９１などで規格化されている。しかしながら浄水器用フィルター等の活性炭成型体の形状は円筒、円柱形が一般的であり、寸法もそれほど大きくないためＪＩＳ  Ｋ  ７１９４であるような直方体による測定は出来ない。そこで、本発明においては体積抵抗率を以下の方法で決定した。
【００１５】
まず、所定の条件で成型した活性炭成型体から１ｃｍ×１ｃｍ×Ｘｃｍの直方体のサンプルであってＸ＝１、２、３、４、５ｃｍの５種のサンプルを切り出し、このサンプルの対向する１ｃｍ×１ｃｍの２面を研磨して表面を出した後、これら２面の中心に電極（カスタム社製テストリード固定式アナログテスター）を押し当て、電極間の抵抗値を測定する。
【００１６】
次いで、上記Ｘと、測定された抵抗値Ｙ（Ω）との関係を、最小二乗法で直線近似し、ｘ＝０の切片Ｙ０と、傾きαを求める。この傾きαを本願でいう体積抵抗率とした。このときＹ０は電極とサンプル間の接触抵抗とみなされる。
【００１７】
また、簡易的には、同一形状の成型体の体積抵抗率の測定に関しては、標準となるひとつのサンプルについて、その形状そのままで任意の２点間の抵抗値Ｚ（Ω）を測定し、Ｚから、上記の方法で測定した接触抵抗Ｙ０を減じたもの（Ｚ−Ｙ０）が、上記の方法で測定した体積抵抗率αに比例するとの前提で以下の関係式における比例係数ｋを求め、標準サンプルと同一形状の成型体については同一部位の抵抗値を測定してｋを乗ずることで体積抵抗率を算出した。
【００１８】
さらに、成型体の大きさや形状が、断面積１ｃｍ×１ｃｍの直方体サンプルを切り出すのに不十分な場合などについては、活性炭の種類、有機高分子バインダーの種類や使用比率、温度などの成型条件などをできる限り本来の成型体製造条件と同一にした上で別途直方体サンプルを製造して同様の方法で体積抵抗率、接触抵抗を測定し、成型体の抵抗を体積抵抗率に換算することができる。
【００１９】
体積抵抗率は２００Ω・ｃｍ以下であることがさらに好ましく、１００Ω・ｃｍ以下であることがさらに好ましい。一般に体積抵抗率が小さいほど良好で安定した吸着性能が得られる。
【００２０】
体積抵抗率と吸着性能が関係する理由については明確ではないが、一つには体積抵抗率が低い活性炭成型体においては、各々の活性炭粒子が有機高分子バインダーに被覆されている面積が比較的小さいため、活性炭粒子同士が接触しているため導電性が高く、一方、バインダーに被覆されている面積が比較的小さいため、有効な活性炭表面が増加し、高い吸着性能を示すことが考えられる。
【００２１】
さらに、電気抵抗値の大きい活性炭成型体を用いた場合、通水中に水分子と活性炭粒子の摩擦によって発生する静電気によって活性炭粒子が帯電し、特定の吸着物質が活性炭に吸着することを阻害することが考えられる。この観点において、体積抵抗率が小さい活性炭成型体は、通水中に活性炭に帯電した静電気を放出することで吸着性能を維持することができていることが推定される。
【００２２】
上記のように、静電気による帯電によって吸着が阻害される場合として、特定の吸着物質が負の電荷に帯電しやすい物質の場合、または吸着物質の活性炭に対する接触に有効な部位が負の電荷に分極しやすい物質の場合が考えられる。このような特定の吸着物質としては塩素イオン、次亜塩素酸、各トリハロメタン類などが挙げられ、本発明の活性炭が浄水用に特に適するのはこのような理由であると推定される。
【００２３】
本発明の活性炭成型体の見かけ密度は０．６５ｇ／ｃｃ以下である。活性炭成型体の見かけ密度を上げ、活性炭粒子間の接触点を増加させれば、強度を維持しつつバインダーの量を減らし、体積抵抗値を下げることは可能であるが、見かけ密度を上げれば成型体中の空隙率が下がるため、特に水などの液体に使用する場合流通抵抗が上昇するため好ましくない。国内の一般的な浄水器の通水抵抗は１．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下で好適に使用されるが、この通水抵抗を達成するために、見かけ密度は通常０．６５ｇ／ｃｃ以下であることが必要である。本発明の活性炭成型体の特徴は、低い見かけ密度、低い体積抵抗率と実用上十分で浄水器として使用できる十分な強度を同時に実現したことにある。
【００２４】
ここでいう実用上十分な強度とは、活性炭成型体を成型後金型から取り出す際の通常の操作、及び該成型体を使用する際に容器に装填する通常の操作において、成型体がその形態を維持し、著しい微粉の脱落などを引き起こさない程度の強度をいう。また、浄水器として使用できる十分な強度とは、水道水を２０℃にて通水抵抗を１．０ｋｇｆ／ｃｍ２で通水した場合、成型体の破壊、亀裂、表面からの粒落ちが発生しないレベルの強度をいう。
【００２５】
本発明の活性炭成型体を構成する粉末または粒状活性炭の原料については特に制限はなく、椰子殻、パーム椰子、果実の種、鋸屑、ユーカリ、松などの植物系原料、石炭系・石油系のコークス及びそれらを原料としたピッチの炭化物、フェノール樹脂などの炭素質材料の粒状物を例示することができる。中でも通常椰子殻を原料とする活性炭が、有害不純物が少ないこと、水中の有害物の除去に適切な細孔を有することから、好適に用いられる。
【００２６】
粉末または粒状活性炭の粒度については使用目的に応じて選択すればよいが、あまり粒度の大きい活性炭を使用するとバインダーで活性炭を固めるのが困難になり、活性炭の間の空隙が大きくなるため水などの処理対象の流体と活性炭の接触が起こりにくくなって除去効率が下がる傾向にある。一方あまり粒度の小さい活性炭を使用すると成形の際の作業効率が低下するほか、活性炭同士の間の空隙が非常に小さくなるため処理対象の流体が通過しにくくなり、抵抗が大きくなる場合がある。従って、得られた活性炭成型体を浄水用途として使用する場合の活性炭の粒径は、３７μｍ〜５００μｍ（４００メッシュ〜３０メッシュ）が好ましく、５０μｍ〜２５０μｍ（３００メッシュ〜６０メッシュ）がさらに好ましい。
【００２７】
粉末または粒状活性炭の比表面積は、大きいほどよく、数百ｍ２／ｇ以上であれば特に限定はないが、７００〜１３００ｍ２／ｇ程度のものが好適に用いられる。
【００２８】
また、粉末または粒状活性炭は用途に応じて熱処理を施す、表面を化学修飾する、表面に物理的に機能性物質を担持させるなどの処理を施したものであってもよい。このような表面修飾の例としては、銀、鉄などの金属の塩や酸化物、鉱酸の添着などが上げられる。
【００２９】
本発明の活性炭成型体を構成する有機高分子バインダーとしては、熱溶融性の高分子化合物であれば特に制限はないが、水処理用途に使用する場合には無毒性であることが必要であり、また、化学的に安定で、ある程度の強度があるものが望ましい。このような高分子化合物としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリルのようなアクリル樹脂、６，６−ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレンテレフタラートなどのポリエステルなどがあげられるが、種々の重合度を有するポリエチレン、ポリエステルが好ましく用いられる。
【００３０】
浄水器として使用できる良好な吸着性能とは、例えば外径５０mm内径１０mm高さ６０mmの円筒状の成型体の場合、該成形体をカートリッジに充填し、遊離残留塩素２ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した場合、４０００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率が９９％以上であり、また、総トリハロメタン０．１ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した場合、６００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率が８０％以上であるような性能を有する成型体である。また、このときの通水抵抗は１．０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることが好ましい。ただし、成型体の大きさによっては上記数値に限定されるものではない。
【００３１】
本発明の活性炭成型体は、粒状又は粉末状活性炭と、有機高分子バインダーとを混合し、得られた混合物を金型に充填し、加熱、加圧して成型することによって製造される。
【００３２】
粒状又は粉末状活性炭と、有機高分子バインダーとを混合し、金型に充填し、加熱、加圧して成型すること自体は一般的に行われている方法であった。しかし、強度を上げようとしてバインダー量を大きくすると活性炭表面が被覆されて体積抵抗率が低下し、バインダー量を小さくすると製造時、使用時に微粉が脱落など強度不足に伴う問題が生じるため、従来、この方法で、通水抵抗が低く、十分な強度を有し、なおかつ体積抵抗率が低い活性炭成型体を製造することはできなかった。
【００３３】
これに対し、本発明者らは鋭意検討した結果、比較的流動性の大きい有機高分子バインダーを、適切な量使用して成形することで、上記のような活性炭成型体を製造できる事を見出し、本発明に至った。
【００３４】
本発明の活性炭成型体の製造方法において、有機高分子バインダーは主として１種類を使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用することもできる。いずれの場合も、少なくとも一種のバインダーは比較的流動性が大きいことものを、適切な量使用することにより本発明の活性炭が製造できる。先に記したとおり有機高分子バインダーは活性炭表面が活性炭表面を被覆すると導電性が低下し、吸着性能が低下するため、有機高分子バインダーがあまり流動性が高いことは好ましくないが、一方あまり流動性が低いと良好な成型状態、実用的な強度が得られない。このため、使用する有機高分子バインダーと成型条件は適切に選択する必要がある。
【００３５】
本発明において、１種類の有機高分子バインダーを使用する場合、メルトインデックスが１０g／１０分以上１００g／１０分以下が好ましく、１５ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分以下であることがさらに好ましい。ここでいうメルトインデックスとは、日本工業規格（ＪＩＳ）のＫ−６９２２Ｋ−６９２２−２に記載の方法に従い１９０℃、２１．１８Nで測定したものを言う。従来技術で一般的に使用されてきた比較的メルトインデックスの低いバインダーを使用した場合、バインダーの量を減らそうとすると成形性が悪化して強度が不十分になり、微粉脱落などが起こりやすくなった。一方、メルトインデックスの比較的高いバインダーをメルトインデックスの低いバインダーと同様の方法で使用すると、著しく吸着性能が低くなる傾向があり、メルトインデックスが比較的高いバインダーを使用することは行われてこなかった。
【００３６】
これに対し、本発明者らは、上記のような比較的メルトインデックスの高いバインダーを従来より低い配合比で使用することで、高い吸着性能を有するのみならず、意外にも実用上十分な強度を有する成型体を得ることが出来ることを見出した。このようにバインダーを使用することで、体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下、見かけ密度が０．６５以下かつ実用上十分な強度を有する吸着性能の良好な成型体を得ることが出来る。ただし上記メルトインデックスの比較的高いバインダーは成型時に過剰に流動し、変形、収縮、強度低下を引き起こす傾向があるため、それぞれのメルトインデックスや配合量に対して適切な成型条件（温度、時間、圧力）を選択することが必要である。
【００３７】
主として一種類のバインダーを使用する方法では、これら成型条件の適切な範囲がそれほど広くないため、急速に加熱する押出し成型などの場合には温度管理などの面から見て安定した品質の確保は必ずしも容易ではないが、成型体１個ごとに１個の金型を使用するバッチ方式の場合には比較的温度管理が容易であるため、好適に使用できる。
【００３８】
このように主として１種類の有機高分子バインダーを使用する場合は、その使用量があまり多いとバインダーが活性炭表面を覆い、体積抵抗率ひいては吸着性能が低下するため、有機高分子バインダー量は活性炭成型体全重量に対し１０重量％以下であることが好ましい。一方、有機高分子バインダーがあまり少ないと活性炭成型体は実用的な強度を保ち得ない。従って有機高分子バインダーの合計量は活性炭成型体に対し１重量％以上であることが好ましい。さらに好ましくは７重量％以下、３重量％以上である。
【００３９】
一方、本発明においては、有機高分子バインダーを２種以上組み合わせて使用することもできる。ここで、主として１種類のみの有機高分子バインダーを使用した場合、温度、使用量などの条件がある程度限定されやすいのに対し、メルトインデックスの異なる２種類以上の有機高分子バインダーを同時に使用する場合、より広い条件において体積抵抗率が３００Ω・ｃｍ以下の吸着性能の良好な成型体を得ることが出来る。この理由は、使用する有機高分子バインダーのうち、メルトインデックスの低いものは成型温度において流れにくいため、成型体に適切な空隙を生ぜしめて通水性を向上させ、一方メルトインデックスの高いものは適度に流動するため成型時に活性炭同士の接触点に到達して成型性を向上させ強度を向上させる効果を持つためと推定される。１種類のみを使用する場合と異なり、温度が多少変動してメルトインデックスの高いものが過剰に流動しても、メルトインデックスの低いものが変形や収縮などが起こることを防いでいるものとみられる。
【００４０】
この理由から、２種類以上の有機高分子バインダーを組み合わせて使用する場合、主要な２種の有機高分子バインダーのメルトインデックスは、上記の理由からある程度の差を有することが必要である。メルトインデックスの小さい方のバインダー（Ａ）のメルトインデックスをｘ、メルトインデックスの大きい方のバインダー（Ｂ）のメルトインデックスをｙと表記した場合に、ｘ／ｙは０．７以下であることが好ましく、０．５以下であることがより好ましい。また、メルトインデックスの大きい方のバインダーは、成型温度において適切に流動することが必要なので、メルトインデックス値ｙはある程度以上である必要があるが、あまりメルトインデックス値が大きいと活性炭の細孔をも閉塞させる場合が生ずる。従って好ましいメルトインデックス値は成型温度によって変化するが、一般にはｙは１０ｇ／１０分以上、１００ｇ／１０分以下の範囲にあることが好ましく、１５ｇ／１０分以上５０ｇ／１０分以下の範囲にあることが好ましい。
【００４１】
メルトインデックスの異なる２種類のバインダーを使用する場合、メルトインデックスの大きい方のバインダー（Ｂ）の使用量は、上記主として１種類のバインダーを用いるばあいと同様の理由で、比較的少量とする必要がある。その使用量は、活性炭成型体全体の重量に対し、１〜１０重量％が好ましく、２〜６重量％であることがより好ましい。これに対し、メルトインデックスが小さい方のバインダー（Ａ）については温度などの成型条件が適切であれば、ある程度の量使用しても差し支えなく、活性炭成型体全重量に対し、好ましくは３〜３０重量％、より好ましくは５〜２０重量％の範囲で使用できる。
【００４２】
本発明で使用する有機高分子バインダーは、熱溶融性の高分子化合物であれば特に制限はないが、前記した理由により、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリルのようなアクリル樹脂、６，６−ナイロンなどのポリアミド、ポリエチレンテレフタラートなどのポリエステルなどがあげられ、種々の重合度を有するポリエチレン、ポリエステルが好ましく用いられ、特にポリエチレンが好適である。また、ここで用いられる有機高分子バインダーは粉末あるいは粒状のものが好適に用いられ、その粒径は、操作性などの観点から適宜決められるが、通常５〜１００μｍ、好ましくは１０〜３０μｍのものが用いられる。
【００４３】
また、メルトインデックスの異なる２種類の有機高分子バインダーを併用する場合のバインダー（Ａ）、（Ｂ）ともに上記と同様の熱溶融性の高分子化合物が使用できるが、この場合の（Ａ）についてはより広い範囲の熱溶融性の高分子化合物が好適に使用できる。例えばポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミドも十分好適に使用できる。
【００４４】
本発明に使用される、メルトインデックスが１０ｇ／１０分以上１００ｇ／１０分未満の有機高分子バインダーの例としては、東京インキ製粉末共重合ポリエステル、商品名「パウダーレジンＧ−１７０」、東ソー製粉末ポリエチレン、商品名「ペトロセン  ３５０」、住友精化製粉末エチレン・酢酸ビニ−ル共重合樹脂、商品名「Ｆ１６１８０−Ｎ」、宇部興産製粉末ポリエチレン、商品名「ＵＭ８３００」、住友精化製微粉末ポリエチレン、商品名「フローセンＵＦ−２０」、東京インキ製粉末共重合ポリエステル、商品名「パウダーレジンＧ−１２０」などを挙げることが出来る。
【００４５】
また、本発明の、メルトインデックスが比較的小さいバインダー（Ｂ）として使用できるメルトインデックスが１０ｇ／１０分以下の有機高分子バインダーとしては、住友精化製粉末ポリエチレン、商品名「フローセンＵＦ−１．５」、住友精化製粉末ポリプロピレン、商品名「Ｂ−２００」、旭化成製粉末ポリエチレン、商品名「サンテックＰＡＫ  Ｆタイプ」旭化成製粉末ポリエチレン、商品名「サンファインＵＨ−９００」、「サンファインＵＨ−９５０」、宇部興産製粉末ポリエチレン、商品名「ＵＭ８１２２」などが挙げられる。
【００４６】
なお、ここまで、有機高分子バインダー１種類を使用する場合、２種類を使用する場合について記載したが、これら有機高分子バインダーの効果を損なわない範囲において、他の少量の有機高分子バインダーを使用しても差し支えない。
【００４７】
本発明の活性炭成型体においては、本発明の効果を損なわない範囲において活性炭、バインダー以外の添加物を加える事が出来る。このような添加物を加える目的としては、活性炭のみでは効果が不十分である場合に、特定の対象物質に対し特に有効な吸着能力を有する無機化合物などの吸着剤を添加することにより活性炭の吸着効果を補強するなどがあげられる。このような添加剤の例としては、ゼオライト、シリカアルミナ、チタノシリケートなどのイオン交換機能を有する無機粒子などがあげられる。
【００４８】
本発明の活性炭成型体の製造方法としては、活性炭、有機高分子バインダー、及び必要に応じその他の添加物を均一に混合し、得られた混合物をアルミなどの金属製金型中に充填し、充填した金型を加熱した装置中に静置して一定時間加熱し、必要に応じ加圧して融着成形し、そのまま加圧下に冷却固化する方法などを用いる事が出来る。加圧は加熱開始と同時に行っても良いし、温度が所定温度に達してから加圧しても差し支えない。また、押出し成型機等の連続生産できる装置にも好適に使用できる。
【００４９】
加熱成型における加熱温度は、バインダーの融点又は軟化点以上の温度で、バインダーの種類、量、活性炭の種類などに応じて適切な温度が選択される。温度があまり高すぎると、成形体が部分収縮によって変形し所望の形状のものが得られにくくなることがある。適切な温度範囲についてはバインダーの種類によるが、上記の好適な有機高分子バインダーを使用する場合、好ましくは１００℃〜２４０℃、より好ましくは１１５℃〜１４０℃である。
【００５０】
加熱成型における圧力は、原料混合物の組成や所望の充填密度などとの関係で決めればよく、特に制限はないが、好ましくは常圧（成型治具や被成型物の自重程度の微加圧）〜３００ｋｇｆ／ｃｍ２、より好ましくは１０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ２程度の加圧下に成形する。
【００５１】
本発明の活性炭成型体の形状は、例えば金型形状を選択することにより決めることができる。成型体の形状は特に制限なく、用途に応じて中空円筒、平板などの中から選択すればよい。浄水器フィルター用途としては中空円筒が好ましく採用される。
【００５２】
本発明の活性炭成型体を、上水の浄水材として使用する場合も、使用態様に応じて適切な形状のものを使用すればよいが、例えば中空円筒状の活性炭成型体をカートリッジに詰めて使用するなどの形態が採用できる。成型物は単独で使用してもよいし、ゴミを除去するためのプレフィルターや、中空糸膜との併用も可能である。
【００５３】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５４】
以下に述べる実施例において、体積抵抗率は以下のとおり測定した。まず、実施例２の方法に従い、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの中空円筒型活性炭成型体を作製し、このサンプルから各辺の長さが１ｃｍ、１ｃｍ、Ｘｃｍの直方体を５種類（Ｘ＝１，２，３，４，５ｃｍ）切り出した。この５種類のサンプルについて、向かい合う１ｃｍ×１ｃｍの面にテスター（カスタム社製テストリード固定式アナログテスター）の電極を当て、電気抵抗値を測定した。測定した電気抵抗値Ｙは、それぞれ、９０Ω、１００Ω、１３０Ω、１６０Ω、１９０Ωであった。これら５点における長さａと抵抗値の関係を最小二乗法で直線近似したところ、Ｙ＝２６．０Ｘ＋５６．０  であった。
【００５５】
一方、実施例２の方法で成型した中空円筒型活性炭の末端部の円周において１２０°ずつ離れた位置３点の高さ方向の抵抗値（すなわち、図１における測定位置１Ａ−１Ｂ間、２Ａ−２Ｂ間、３Ａ−３Ｂ間の抵抗値）を測定した。結果、３点の測定値はそれぞれ  １１０Ω、１１０Ω、１１０Ω  であり、平均値は１１０Ωであった。上記直方体サンプルの測定結果から、このテスターの電極と活性炭成型体の接触抵抗は５６．０Ωであることから、この中空円筒型活性炭の実際の抵抗値は１１０−５６．０＝５４．０Ωと算定した。上記直線近似より、この活性炭成型体の体積抵抗率は２６．０Ω・ｃｍであるから、この中空円筒型成型体において、上記の方法で測定した高さ方向の抵抗値から体積抵抗率を算出するには  ０．４８  を乗ずればよいことになる。従って他の実施例においても同様に高さ方向の抵抗値を測定し、接触抵抗の５６．０を差し引いて係数  ０．４８  を乗じて体積抵抗率を算出した。
【実施例１】
【００５６】
メルトインデックスが２０ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友精化製フローセンＵＦ−２０）０．５ｋｇ、及び粒状活性炭（クラレケミカル株式会社製クラレコールＹＰ−１００ＫＳとＧＷ６０／１５０を１：１でブレンド、粒子径５０μｍ〜２５０μｍ）９．５ｋｇをヘンシェルミキサーに投入して均一に攪拌、混合した。得られた混合物６５ｇを、外径６０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ７０ｍｍのアルミ製金型に均一に充填し、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ２下に、１１５℃で１００分加熱融着し、１０分程度放冷したのち取り出し、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの活性炭成型体を得た。上記３点の抵抗値は６０、６０、６０Ω、上記方法で算定した体積抵抗率は２Ω・ｃｍであった。
【００５７】
該成型体を電子顕微鏡で観察したところ、活性炭粒子が粉末ポリエステルおよび微粉末ポリエチレンにより、成型体として融着固化されていた。該成型体をカートリッジに充填し、遊離残留塩素２ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。１６０００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は９９％以上であった。また、総トリハロメタン０．１ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。２１００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は８０％以上であった。このときの通水抵抗は０．６６ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【実施例２】
【００５８】
メルトインデックスが１３ｇ／１０分の粉末共重合ポリエステル（東京インキ製Ｇ−１７０）１．０ｋｇ、メルトインデックスが２０ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友精化製フローセンＵＦ−２０）０．５ｋｇ及び粒状活性炭（クラレケミカル株式会社製、商品名クラレコールＹＰ−１００ＫＳとＧＷ６０／１５０を１：１でブレンド、粒子径５０μｍ〜２５０μｍ）８．５ｋｇをヘンシェルミキサーに投入して均一に攪拌、混合した。得られた混合物７１ｇを、外径６０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ７０ｍｍのアルミ製金型に均一に充填し、圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ２下に、１１５℃で１００分加熱融着し、１０分程度放冷したのち取り出し、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの活性炭成型体を得た。上記３点の抵抗値は１１０、１１０、１１０Ω、上記方法で算定した体積抵抗率は２６Ω・ｃｍであった。
【００５９】
該成型体を電子顕微鏡で観察したところ、活性炭粒子が粉末ポリエステルおよび微粉末ポリエチレンにより、成型体として融着固化されていた。該成型体をカートリッジに充填し、遊離残留塩素２ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。１２０００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は９９％以上であった。また、総トリハロメタン０．１ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。１９３０Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は８０％以上であった。このときの通水抵抗は０．９０ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【実施例３】
【００６０】
メルトインデックスが１．５ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友精化製フローセンＵＦ−１．５）１．２ｋｇ、メルトインデックスが２０ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友精化製フローセンＵＦ−２０）０．３ｋｇ及び粒状活性炭（クラレケミカル株式会社製、商品名クラレコールＹＰ−１００ＫＳとＧＷ６０／１５０を１：１でブレンド、粒子径５０μｍ〜２５０μｍ）８．５ｋｇをヘンシェルミキサーに投入して均一に攪拌、混合した。得られた混合物６２ｇを、外径６０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ７０ｍｍのアルミ製金型に均一に充填し、圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ２下に、１１５℃で１００分加熱融着し、１０分程度放冷したのち取り出し、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの活性炭成型体を得た。上記３点の抵抗値は２００、２００、２００Ω、上記方法で算定した体積抵抗率は６９Ω・ｃｍであった。
【００６１】
該成型体を電子顕微鏡で観察したところ、活性炭粒子が微粉末ポリエチレンにより、成型体として融着固化されていた。該成型体をカートリッジに充填し、遊離残留塩素２ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。８０００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は９９％以上であった。また、総トリハロメタン０．１ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。１２１０Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は８０％以上であった。このときの通水抵抗は０．９８ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００６２】
比較例１
メルトインデックスが１．５ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友化成製フローセンＵＦ−１．５）１．２ｋｇ、メルトインデックスが２０ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友精化製フローセンＵＦ−２０）０．３ｋｇ、粒状活性炭（クラレケミカル株式会社製クラレコールＹＰ−１００ＫＳとＧＷ６０／１５０を１：１でブレンド、粒子径５０μｍ〜２５０μｍ）８．５ｋｇをヘンシェルミキサーに投入して均一に攪拌、混合した。得られた混合物７５ｇを、外径６０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ７０ｍｍのアルミ製金型に均一に充填し、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ２下に、１１０℃で８０分加熱融着し、１０分程度放冷したのち取り出す事により外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの活性炭成型体を得た。上記３点の抵抗値は７００、７００、８００Ω、上記方法で算定した体積抵抗率は３２５Ω・ｃｍであった。
【００６３】
該成型体を電子顕微鏡で観察したところ、活性炭粒子が微粉末ポリエチレンにより、成型体として融着固化されていた。該成型体をカートリッジに充填し、遊離残留塩素２ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。４０００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は８０％以下であった。また、総トリハロメタン０．１ｐｐｍを含む水道水を２０℃にて２．０リットル（Ｌ）／分で通水した。６００Ｌ通水時点での遊離残留塩素除去率は８０％以下であった。このときの通水抵抗は１．４２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。また、強度もやや弱いものであった。
【００６４】
比較例２
メルトインデックスが２０ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友化成製フローセンＵＦ−２０）１．５ｋｇ及び粒状活性炭（クラレケミカル株式会社製クラレコールＹＰ−１００ＫＳとＧＷ６０／１５０を１：１でブレンド、粒子径５０μｍ〜２５０μｍ）８．５ｋｇをヘンシェルミキサーに投入して均一に攪拌、混合した。得られた混合物６５ｇを、外径６０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ７０ｍｍのアルミ製金型に均一に充填し、圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ２下に、１１５℃で１００分加熱融着し、１０分程度放冷したのち取り出す事により外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの活性炭成型体を得た。
【００６５】
該成型体を電子顕微鏡で観察したところ、活性炭粒子が微粉末ポリエチレンにより、成型体として融着固化されていた。該成型体をカートリッジに充填して浄水器とし、水道水を２．０Ｌ／分で通水した。このときの通水抵抗は２．６ｋｇｆ／ｃｍ２であった。上記３点の抵抗値は９００、９００、９００Ω、上記方法で算定した体積抵抗率は４０５Ω・ｃｍであった。
【実施例４】
【００６６】
メルトインデックスが０ｇ／１０分の粉末ポリエチレン（旭化成製サンファインＵＨ−９００）１．２ｋｇ、メルトインデックスが１．２ｇ／１０分の粉末ポリエチレン（宇部興産製ＵＭ８１２２）０．３ｋｇ及び粒状活性炭（クラレケミカル株式会社製クラレコールＹＰ−１００ＫＳとＧＷ６０／１５０を１：１でブレンド、粒子径５０μｍ〜２５０μｍ）８．５ｋｇをヘンシェルミキサーに投入して均一に攪拌、混合した。得られた混合物６５ｇを、外径６０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ７０ｍｍのアルミ製金型に均一に充填し、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ２下に、１５０℃で９０分加熱融着し、１０分程度放冷したのち取り出し、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの活性炭成型体を得た。上記３点の抵抗値は３５０、３５０、３５０Ω、上記方法で算定した体積抵抗率は１４１Ω・ｃｍであった。
【００６７】
該成型体を電子顕微鏡で観察したところ、活性炭粒子が微粉末ポリエチレンにより、成型体として融着固化されていた。該成型体をカートリッジに充填して浄水器とし、水道水を２．０Ｌ／分で通水した。このときの通水抵抗は０．５４ｋｇｆ／ｃｍ２であった。強度的には実施例１、２で得られた成形体に比べ若干弱かったが、金型から取出し、浄水材として使用することは可能であった。
【実施例５】
【００６８】
メルトインデックスが１．５ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（住友精化製フローセンＵＦ−１．５）１．２ｋｇ、メルトインデックスが７ｇ／１０分の微粉末ポリエチレン（東ソー製ペトロセン  ３４０）０．３ｋｇ及び粒状活性炭（クラレケミカル株式会社製クラレコールＹＰ−１００ＫＳとＧＷ６０／１５０を１：１でブレンド、粒子径５０μｍ〜２５０μｍ）８．５ｋｇをヘンシェルミキサーに投入して均一に攪拌、混合した。得られた混合物６５ｇを、外径６０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ７０ｍｍのアルミ製金型に均一に充填し、圧力７ｋｇｆ／ｃｍ２下に、１１５℃で１００分加熱融着し、１０分程度放冷したのち取り出し、外径５０ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ６０ｍｍの活性炭成型体を得た。上記３点の抵抗値は４００、４００、４００Ω、上記方法で算定した体積抵抗率は１６５Ω・ｃｍであった。
【００６９】
該成型体を電子顕微鏡で観察したところ、活性炭粒子が微粉末ポリエチレンにより、成型体として融着固化されていた。該成型体をカートリッジに充填して浄水器とし、水道水を２．０Ｌ／分で通水した。このときの通水抵抗は１．３２ｋｇｆ／ｃｍ２であった。強度的には実施例１、２で得られた成形体に比べ若干弱かったが、金型から取出し、浄水材として使用することは可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】中空円筒状成型体における電気抵抗の測定位置を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  活性炭成型体
２  抵抗測定位置１Ａ
３  抵抗測定位置１Ｂ
４  抵抗測定位置２Ａ
５  抵抗測定位置２Ｂ
６  抵抗測定位置３Ａ
７  抵抗測定位置３Ｂ
【図１】
2006182582.tif 000002