造粒活性炭の製造方法及び造粒活性炭
【課題】複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくする。
【解決手段】前混合工程Ｓ１では、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭（１１）１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー（１２）７〜７０重量部と、を含む素材を混合する。第二活性炭添加工程Ｓ２では、前混合工程Ｓ１で得られる混合物（２０）に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭（２１）５００〜１００００重量部を少なくとも加える。加熱混合工程Ｓ３では、第二の活性炭（２１）を少なくとも加えた混合物（３０）をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダー（１２）が発火しない温度に加熱して混合する。造粒活性炭形成工程Ｓ４では、加熱混合工程Ｓ３の混合終了後に混合物（４０）を砕いて造粒活性炭を形成する。
【解決手段】前混合工程Ｓ１では、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭（１１）１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー（１２）７〜７０重量部と、を含む素材を混合する。第二活性炭添加工程Ｓ２では、前混合工程Ｓ１で得られる混合物（２０）に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭（２１）５００〜１００００重量部を少なくとも加える。加熱混合工程Ｓ３では、第二の活性炭（２１）を少なくとも加えた混合物（３０）をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダー（１２）が発火しない温度に加熱して混合する。造粒活性炭形成工程Ｓ４では、加熱混合工程Ｓ３の混合終了後に混合物（４０）を砕いて造粒活性炭を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒活性炭の製造方法及び造粒活性炭に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水に含まれる遊離残留塩素や有機物等の微量成分を除去するため、活性炭を利用した浄水器カートリッジが使用されている。
また、活性炭を取り扱い易くするため、造粒活性炭も使用されている。賦活後造粒法による造粒活性炭は、通常、粉末活性炭にバインダーと水とを加えてニーダー等で混練する混練工程、混練物をペレッター等で造粒する造粒工程、及び、造粒物を乾燥させる乾燥工程を経て得られる。
【０００３】
特許文献１には、バインダーとしてＡ群バインダーとＢ群バインダーとを併用し、混練物を造粒して２００℃以下で乾燥、硬化させた後に常温まで冷却することが示されている。Ａ群バインダーには、アクリル・スチレン系エマルジョン（ＡＳＥ）又はアクリル系エマルジョン（ＡＥ）を用いている。エマルジョンで構成されるＡ群バインダーは、バインダーが液状分散媒に分散している。また、Ｂ群バインダーには、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いている。特許文献１の段落００１１に記載されるように、Ｂ群バインダーは、水溶液からなる。
【０００４】
なお、特許文献２には、水を分散媒として活性炭微粒子及びポリオレフィン樹脂粒子を懸濁させ、ポリオレフィン樹脂が溶融又は半溶融状態となるまで加熱、攪拌し、冷却、ろ過、水洗、乾燥を行うことにより、ポリオレフィン樹脂粒子を核とし、活性炭微粒子を表面に配置した機能性吸着玉を製造することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０４３４号公報
【特許文献２】特開平８−３３２３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
平均粒径の異なる複数種類の活性炭と固化したバインダーと同時に混合する場合、粒径の小さい活性炭同士が自己凝集したりバインダー同士が自己凝集したりして混合物が均一とならず、活性炭同士がバインダーで接着されないことがある。従って、造粒活性炭を形成するためには、バインダーの配合比を多くして活性炭同士の間に行き渡らせる必要がある。
【０００７】
以上を鑑み、本発明は、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくする目的を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合する前混合工程と、
得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加える第二活性炭添加工程と、
前記第二の活性炭を少なくとも加えた混合物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合する加熱混合工程と、
混合終了後に混合物を砕いて造粒活性炭を形成する造粒活性炭形成工程とを備える製造方法の態様を有する。
【０００９】
また、本発明は、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合し、得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加え、前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合し、混合終了後に混合物を砕いて得られる造粒活性炭の態様を有する。
【００１０】
すなわち、比較的小さい径の第一の活性炭及びバインダーを含む素材が先に混合されるので、第一の活性炭やバインダーは単独で自己凝集し難くなる。得られる混合物（前混合物と呼ぶ。）に比較的大きい径の第二の活性炭が少なくとも加えられ加熱されて混合されるので、前混合物により第二の活性炭同士が接着し、混合終了後に混合物を砕くことにより造粒活性炭が得られる。本製造方法は、バインダーが単独で自己凝集し難くなるので、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくすることが可能となる。
【００１１】
各請求項に係る発明において、上記平均粒径は、５０μｍ以上の粒子についてはJIS K1474：2007（活性炭試験方法）に規定される５０％粒径（Ｄ５０、メジアン径）とし、５０μｍ未満の粒子についてはJIS K5600-9-3：2006（塗料一般試験方法−第９部：粉体塗料−第３節：レーザ回折による粒度分布の測定方法）に準拠した粒子径分布からJIS Z8819-2（粒子径測定結果の表現―第２部：粒子径分布からの平均粒子径又は平均粒子直径及びモーメントの計算）に従って求められる重み付き体積平均粒子径とする。
上記平均繊維径は、顕微鏡を用いて複数の繊維の径を実測した値の相加平均とする。
上記軟化温度は、JIS K7206：1999（プラスチック―熱可塑性プラスチック―ビカット軟化温度（ＶＳＴ）試験方法）に規定されるビカット軟化温度とする。
混合される素材には、金属処理剤といったイオン交換体等、活性炭及びバインダー以外の素材が含まれても良い。
上記混合終了後に混合物を砕いて造粒活性炭を形成することには、混合終了後に混合物を粗破砕し分級して造粒活性炭を形成すること、分級せずに造粒活性炭を形成すること、混合終了後に混合物を破砕し造粒して造粒活性炭を形成すること、等が含まれる。
【００１２】
ところで、前記第二活性炭添加工程では、前記前混合工程で得られる混合物に前記第二の活性炭を少なくとも加えて混合しても良い。前混合物と第二の活性炭とを含む素材が混合された後に加熱されて混合されるので、得られる混合物がより均質となる。従って、より均質な造粒活性炭を製造することが可能となる。
【００１３】
前記造粒活性炭形成工程では、前記加熱混合工程で得られる混合物を破砕し、得られる破砕物に液状分散媒を加えて造粒し、得られる造粒物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度で乾燥させて造粒活性炭を形成しても良い。混合物を一旦破砕して造粒することにより、造粒活性炭の粒径を大きくすることができ、また、カートリッジへの充填密度を高くすることができる。
なお、乾燥させた後、振動するふるいにより造粒物を分級して造粒活性炭を形成しても良い。
【００１４】
前記第一の活性炭の平均粒径Ｄ１を１〜５０μｍとし、前記繊維状活性炭の平均繊維径Ｄ２を５〜２０μｍとし、前記繊維状活性炭の平均繊維長を１５〜５００μｍとし、前記バインダーの平均粒径Ｄ３を１〜５０μｍとしても良い。第一の活性炭とバインダーとに働く静電付着力がさらに大きくなるので、加熱前の混合でバインダーの分散がさらに良好となる。従って、より均質な造粒活性炭を得ることが可能となる。
ここで、上記平均繊維径は、顕微鏡を用いて複数の繊維の径を実測した値の相加平均とする。
上記平均繊維長は、顕微鏡を用いて複数の繊維の長さを実測した値の相加平均とする。
【００１５】
また、前記バインダーに、平均分子量５０万〜１０００万の熱可塑性樹脂を用いても良い。バインダーが溶融しても活性炭表面に拡がり難いので、造粒活性炭の吸着活性を向上させることが可能となる。
ここで、上記平均分子量は、粘度法による測定値とする。
【００１６】
前記前混合工程及び前記加熱混合工程の混合を液状分散媒非存在下で行っても良い。固化した熱可塑性のバインダーの平均粒径が５００μｍ未満であるので、活性炭とバインダーとに働く静電付着力が大きく、液状分散媒が無くても加熱前の混合でバインダーが良好に分散する。このため、加熱して混合することにより活性炭同士がバインダーで接着し、混合終了後に混合物を砕くことにより造粒活性炭が得られる。混合物から液状分散媒を除去する乾燥工程が不要であるので、造粒活性炭の製造工程を短縮することが可能となる。
上記液状分散媒は、液体の分散媒を意味する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明によれば、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくすることが可能となる。
請求項２に係る発明では、より均質な造粒活性炭を製造することが可能となる。
請求項３に係る発明では、粒径の揃った造粒活性炭を製造することが可能となる。
請求項４に係る発明では、比較的大きい粒径でカートリッジへの充填密度の高い粒状活性炭を製造することが可能となる。
請求項５に係る発明では、より均質な造粒活性炭を得ることが可能となる。
請求項６に係る発明では、造粒活性炭の吸着活性を向上させることが可能となる。
請求項７に係る発明では、造粒活性炭の製造工程を短縮することが可能となる。
請求項８に係る発明では、バインダーの使用量を少なくさせる造粒活性炭を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】造粒活性炭１００の製造方法を例示する流れ図。
【図２】浄水器カートリッジＣ１を例示する図。
【図３】変形例に係る造粒活性炭１０１の製造方法を例示する流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１）造粒活性炭の製造方法の説明：
まず、図１を参照して本発明の一実施形態に係る造粒活性炭の製造方法を説明する。
本製造方法は、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭（１１）１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー（１２）７〜７０重量部と、を含む素材を混合する前混合工程Ｓ１と、
得られる混合物（２０）に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭（２１）５００〜１００００重量部を少なくとも加える第二活性炭添加工程Ｓ２と、
第二の活性炭（２１）を少なくとも加えた混合物（３０）をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダー（１２）が発火しない温度に加熱して混合する加熱混合工程Ｓ３と、
混合終了後に混合物（４０）を砕いて造粒活性炭（１００）を形成する造粒活性炭形成工程Ｓ４とを備える。
【００２０】
なお、バインダーの軟化温度が範囲Ｔsl〜Ｔsh（℃）で示される場合、加熱混合温度の下限をＴshとすればよい。バインダーの軟化温度が不明である場合、軟化温度よりも高い融点を加熱混合温度の下限とすればよい。また、バインダーの発火点が最低温度Ｔilで示される場合、加熱混合温度の上限をＴil未満とすればよい。
【００２１】
活性炭（１１，２１）の原料となる炭素質材料は、賦活することによって活性炭を形成することができればよく、植物系、石炭系、石油系、合成樹脂系、天然素材系、各種有機灰、等を用いることができる。植物系の炭素質材料には、ヤシ殻やアーモンド殻といった果実殻、木材、おが屑、竹、草、等を用いることができる。石炭系の炭素質材料には、泥炭、亜炭、かつ炭、瀝青炭、無煙炭、等を用いることができる。石油系の炭素質材料には、石油ピッチ等を用いることができる。合成樹脂系の炭素質材料には、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ユリア系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、等を用いることができる。天然素材系の炭素質材料には、木綿といった天然繊維、レーヨンといった再生繊維、アセテートといった半合成繊維、等を用いることができる。
【００２２】
第一の活性炭１１には、粉砕状、粒状及び繊維状から選ばれる一種以上の活性炭を用いることができる。粉砕状及び粒状には、粉末状が含まれる。粉砕状の概念と粒状の概念とは、一部が重複するものとする。粉砕状の概念と繊維状の概念とは、一部が重複するものとする。
粉砕状の活性炭には、上述した炭素質材料の賦活物を砕いて得られる活性炭、炭素質材料の粉砕物を賦活して得られる活性炭、等を用いることができる。粉砕状活性炭には、１００メッシュ（直径０．１５ｍｍ）よりも小さい粉末活性炭が含まれるものとする。
粒状の活性炭には、ヤシ殻系活性炭、木炭、竹炭、石炭系活性炭、合成樹脂系活性炭、等を用いることができる。粒状活性炭は、賦活物を砕いて所定粒度にふるい分けして得られる活性炭でも良いし、所定粒度の炭素質材料を賦活して得られる活性炭でも良い。粒状活性炭には、粉末活性炭が含まれるものとする。第一の活性炭１１として用いる活性炭の平均粒径Ｄ１は、第二の活性炭２１の平均粒径Ｄ４よりも小さければ良く、１〜５０μｍが好ましく、２〜４０μｍがより好ましい。平均粒径Ｄ１を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に比較的小さい第一の活性炭１１が入り込み、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。また、平均粒径Ｄ１を前記下限以上とすることにより、前混合工程Ｓ１の前混合を容易にすることができる。
【００２３】
繊維状の活性炭には、石炭ピッチ、石油ピッチ、合成樹脂系活性炭、天然素材系活性炭、等を用いることができる。繊維状活性炭の平均繊維径Ｄ２は、第二の活性炭２１の平均粒径Ｄ４よりも小さければ良く、５〜２０μｍが好ましく、７〜１５μｍがより好ましい。繊維状活性炭の平均繊維長は、１５〜５００μｍが好ましく、２０〜３００μｍがより好ましい。平均繊維径Ｄ２を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に繊維状活性炭が入り込み、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。平均繊維径Ｄ２を前記下限以上とすることにより、前混合工程Ｓ１の前混合を容易にすることができる。また、平均繊維長を前記上限以下とすることにより、第一の活性炭１１とバインダー１２とに良好な静電付着力が働き、前混合工程Ｓ１でバインダー１２が良好に分散する。平均繊維長を前記下限以上とすることにより、前混合を容易にすることができる。
【００２４】
前混合に用いる第一の活性炭１１は、粉砕状活性炭のみ、粒状活性炭のみ、又は、繊維状活性炭のみでも良いが、粉砕状活性炭と粒状活性炭の組合せ、粉砕状活性炭と繊維状活性炭の組合せ、粒状活性炭と繊維状活性炭の組合せ、粉砕状活性炭と粒状活性炭と繊維状活性炭の組合せ、でも良い。また、平均粒径の異なる複数種類の粒状活性炭を組み合わせて使用しても良いし、平均繊維径や平均繊維長の異なる複数種類の繊維状活性炭を組み合わせて使用しても良い。
【００２５】
バインダー１２には、第二の活性炭２１の平均粒径Ｄ４よりも小さい平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダーを用いる。これにより、第一の活性炭１１とバインダー１２とに働く静電付着力が大きく、液状分散媒が無くても前混合工程Ｓ１でバインダー１２が良好に分散する。バインダーの平均粒径Ｄ３は、１〜５０μｍが好ましく、２〜４０μｍがより好ましい。平均粒径Ｄ３を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に比較的小さいバインダー１２が入り込み、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。また、平均粒径Ｄ３を前記下限以上とすることにより、前混合を容易にすることができる。
【００２６】
さらに、バインダー１２の配合量は、第一の活性炭１００重量部に対して７〜７０重量部（より好ましくは１０〜５０重量部）とする。バインダーの配合量が前記下限以上であるため、加熱混合工程Ｓ３で活性炭同士が十分に接着し、造粒活性炭１００の形状が十分に保持される。また、バインダーの配合量が前記上限以下であるため、活性炭の活性を有する表面が十分に残り、造粒活性炭１００が良好な吸着活性を示す。バインダー１２の配合比は、造粒活性炭の形状保持性の観点から、第一の活性炭の平均粒径Ｄ１が小さくなるほど多くするのが好ましく、繊維状の第一の活性炭の平均繊維径Ｄ２が小さくなるほど多くするのが好ましく、繊維状の第一の活性炭の平均繊維長が短くなるほど多くするのが好ましい。
【００２７】
バインダー１２には、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）といったポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートといったポリエステル、熱可塑性エラストマー、これらの樹脂に改質剤といった添加剤を添加した樹脂、これらの樹脂の混合物、等を用いることができる。なお、これらの樹脂は、熱可塑性樹脂に含まれるものとする。
熱可塑性樹脂（添加剤を除く。）の平均分子量は、５０万〜１０００万が好ましく、１００万〜７００万がより好ましい。平均分子量を前記下限以上とすることにより、バインダー１２が溶融しても流動性が小さく活性炭表面に拡がり難いので、活性炭（１１，２１）同士が点接着し易く、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。平均分子量を前記上限以下とすることにより、加熱混合工程Ｓ３で活性炭同士が良好に接着し、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。熱可塑性樹脂の具体例として、三井化学株式会社製超高分子量ポリエチレンパウダー（ミペロン（登録商標）、平均粒径３０μｍ、平均分子量２００万）、同社製高分子量ポリエチレンパウダー（ハイゼックスミリオン（登録商標）、平均粒径１２０〜３６０μｍ、平均分子量５０万〜６００万）、同社製ポリエチレン（リュブマー（登録商標））、等を挙げることができる。
【００２８】
上記熱可塑性樹脂は、超高分子量の材料であるため、通常、JIS K7210：1999「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）及びメルトボリュームフローレイトＩ（ＭＶＲ）の試験方法」に規定されたＭＦＲが０．１ｇ／10min未満となる。ここで、ＭＦＲ０．０ｇ／10minには、熱可塑性樹脂の分子量が極めて大きいために流動性が小さく測定することができないことが含まれる。
以上のことから、熱可塑性樹脂のＭＦＲは、０．１ｇ／10min未満が好ましく、０．０ｇ／10minがより好ましい。
【００２９】
前混合工程Ｓ１に用いる素材は、第一の活性炭１１とバインダー１２の組合せのみでも良いが、第一の活性炭１００重量部に対して０．１〜６０重量部の添加剤１３を添加しても良い。添加剤１３には、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、キレート樹脂、これらの組合せ、といったイオン交換体等を用いることができる。陽イオン交換樹脂やキレート樹脂は、金属処理剤として機能する。
添加剤１３が粒状である場合、添加剤の平均粒径は、１〜５０μｍが好ましく、２〜４０μｍがより好ましい。添加剤１３が繊維状である場合、添加剤の平均繊維径は、５〜２０μｍが好ましく、７〜１５μｍがより好ましい。添加剤の平均繊維長は、１５〜５００μｍが好ましく、２０〜３００μｍがより好ましい。平均粒径や平均繊維径を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に添加剤１３が入り込み、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。平均繊維長を前記上限以下とすることにより、第一の活性炭１１とバインダー１２と添加剤１３とに良好な静電付着力が働き、前混合工程Ｓ１で添加剤１３が良好に分散する。また、平均粒径や平均繊維径や平均繊維長を前記下限以上とすることにより、前混合工程Ｓ１の前混合を容易にすることができる。
【００３０】
前混合工程Ｓ１では、第一の活性炭１１とバインダー１２と必要に応じて添加剤１３とを含む素材を液状分散媒非存在下で前混合してもよい。液状分散媒非存在下で混合することは、水や有機溶媒等の液状分散媒を用いて素材を混練することではなく、乾式条件下で素材を混合することである。ここで、「混練」は、分散質の表面全体に液状分散媒をコーティングする分散操作を意味する。本製造方法は、固化した熱可塑性のバインダー１２を第一の活性炭１１とバインダー１２とに大きな静電付着力が働く平均粒径としているので、液状分散媒が無くても前混合工程Ｓ１でバインダー１２が良好に分散する。また、液状分散媒を用いた混合と比べて、バインダーで塞がれる活性炭細孔が少なくなり、造粒活性炭の吸着能力が向上すると推測される。
前混合工程Ｓ１の前混合には、ミキサー、ブレンダー、水平円筒型、Ｖ型、二重円錐型、正方立体型、Ｓ型、連続Ｖ型、ボールミル型、ロッキング型、クロスロータリー型、リボン型、スクリュー型、ロター型、パグミル型、遊星型、タービン型、高速流動型、回転円板型、等の混合装置を使用することができる。
【００３１】
前混合工程Ｓ１の前混合時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で素材を前混合すると、第一の活性炭１１とバインダー１２とに働く静電付着力によりバインダー１２が良好に分散する。なお、バインダーの融点が範囲Ｔml〜Ｔmh（℃）で示される場合、前混合時の温度の上限をＴml未満とすればよい。また、バインダーの軟化温度が範囲Ｔsl〜Ｔshで示される場合、前混合時の温度のより好ましい上限をＴslとすればよい。以下に記載される「融点未満」や「軟化温度未満」も、同様である。
上記混合装置の回転速度は、素材中でバインダー１２や必要に応じて添加剤１３が分散する速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。前混合の時間も、素材中でバインダー１２や必要に応じて添加剤１３が分散する時間であればよく、例えば、５〜１２０分とすることができる。
【００３２】
前混合工程Ｓ１では、後から添加する第二の活性炭２１よりも小さい第一の活性炭１１とバインダー１２と必要に応じて添加剤１３とを含む素材を前混合する。造粒活性炭１００の骨格となる第二の活性炭２１同士の間に配置される小さい粒子（１１，１２，１３）の大きさを近付けることにより、粒子（１１，１２，１３）が似た挙動を示し、静電付着力で自己凝集する。その後に大きい第二の活性炭２１を加えても、小さな粒子（１１，１２，１３）は分散せず自己凝集のままである割合が高く、大きさの異なる粒子（１１，１２，１３，２１）がランダムに混合する。
なお、平均粒径の異なる複数種類の活性炭と固化したバインダーと同時に混合する場合、粒径の小さい活性炭同士が自己凝集したりバインダー同士が自己凝集したりして混合物が均一とならず、活性炭同士がバインダーで接着されないことがある。バインダーを活性炭同士の間に行き渡らせるためのバインダーの配合比を多くすると、単位体積当たりの造粒活性炭の吸着活性が低下することになる。
本製造方法は、小さい粒子（１１，１２，１３）を先に混合することにより、小さい第一の活性炭１１同士が自己凝集したり小さいバインダー１２同士が自己凝集したりすることが抑制され、少ない量のバインダー１２で骨格粒子間に小さい粒子（１１，１３）を接着することができる。
【００３３】
第二活性炭添加工程Ｓ２では、前混合工程Ｓ１で得られる前混合物２０に平均粒径Ｄ４の第二の活性炭（２１）５００〜１００００重量部（より好ましくは７００〜７０００重量部）を少なくとも加える。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３である。第二の活性炭２１の配合量が前記下限以上であるため、比較的大きい第二の活性炭２１が造粒活性炭１００の骨格となり、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。また、第二の活性炭２１の配合量が前記上限以下であるため、比較的大きい第二の活性炭２１同士の間に小さい粒子（１１，１２，１３）が入り込み、第二の活性炭２１同士が接着され、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。
第二の活性炭２１には、平均粒径Ｄ４＝５０〜５００μｍ（より好ましくは６０〜３００μｍ）の活性炭を用いる。平均粒径Ｄ４が前記上限以下であるので、粒子（１１，１２，１３，２１）間に静電付着力が働き、液状分散媒が無くても第二の活性炭２１が良好に分散する。また、平均粒径Ｄ４が前記下限以上であるので、第二の活性炭２１が造粒活性炭１００の骨格となり、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。
【００３４】
第二の活性炭２１には、ヤシ殻系活性炭、木炭、竹炭、石炭系活性炭、合成樹脂系活性炭、等の粒状活性炭や粉砕状活性炭を用いることができる。第二の活性炭は、賦活物を砕いて所定粒度にふるい分けして得られる活性炭でも良いし、所定粒度の炭素質材料を賦活して得られる活性炭でも良い。第二の活性炭には、粉末活性炭が含まれるものとする。第二の活性炭には、平均粒径の異なる複数種類の活性炭を組み合わせて使用しても良い。
【００３５】
前混合物２０に加える素材は、第二の活性炭２１のみでも良いが、第一の活性炭１００重量部に対して０．１〜６０重量部の添加剤２２を添加しても良い。添加剤２２には、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、キレート樹脂、これらの組合せ、といったイオン交換体等を用いることができる。
添加剤２２が粒状である場合、添加剤の平均粒径は、５０〜５００μｍが好ましく、６０〜３００μｍがより好ましい。平均粒径を前記上限以下とすることにより、粒子（１１，１２，１３，２１，２２）間に静電付着力が働き、液状分散媒が無くても添加剤２２が良好に分散する。また、平均粒径を前記下限以上とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１及び添加剤２２が造粒活性炭１００の骨格となり、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。
【００３６】
第二活性炭添加工程Ｓ２で前混合物２０に第二の活性炭２１を少なくとも加えて混合すると、前混合物２０と第二の活性炭２１とを含む素材が混合された後に加熱されて混合されるので、得られる混合物４０がより均質となる。従って、より均質な造粒活性炭１００を製造することが可能となる。
第二活性炭添加工程Ｓ２の混合には、前混合工程Ｓ１の前混合に使用可能な混合装置を使用することができる。混合時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で素材を混合すると、第二の活性炭２１が良好に分散する。
混合装置の回転速度は、素材中で第二の活性炭２１や必要に応じて添加剤２２が分散する速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。混合の時間も、素材中で第二の活性炭２１や必要に応じて添加剤２２が分散する時間であればよく、例えば、５〜１２０分とすることができる。
【００３７】
加熱混合工程Ｓ３では、第二の活性炭２１を少なくとも加えた混合物３０をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダー（１２）が発火しない温度に加熱して混合する。混合物３０を液状分散媒非存在下で加熱して混合してもよい。ここでも、液状分散媒非存在下で混合することは、液状分散媒を用いて素材を混練することではなく、乾式条件下で素材を混合することである。これにより、液状分散媒を用いた混合と比べて、バインダーで塞がれる活性炭細孔が少なくなり、造粒活性炭の吸着能力が向上すると推測される。
加熱混合には、ニーダー、ラボプラストミル、ホイール型、ボール型、ブレード型、ロール型等の混合装置に前加熱や直接加熱といった加熱の機能が備わったものを使用することができる。
【００３８】
加熱混合の温度は、バインダー１２の軟化温度以上（好ましくは融点以上、より好ましくは融点よりも１０℃高い温度以上）、かつ、バインダー１２が発火しない温度（好ましくは３５０℃未満、より好ましくは融点よりも７０℃高い温度以下）とする。加熱温度が前記下限以上であるため、活性炭同士が十分に接着し、造粒活性炭１００の形状が十分に保持される。また、加熱温度が前記上限以下であるため、活性炭同士が点接着し易く活性炭の活性を有する表面が十分に残り、造粒活性炭１００が良好な吸着活性を示す。なお、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂の発火点は、通常、３５０℃以上であるため、加熱混合温度の好ましい上限は３５０℃未満である。バインダーの融点が範囲Ｔml〜Ｔmhで示される場合、加熱混合温度のより好ましい上限はＴml＋７０とすればよく、加熱混合温度の好ましい下限はＴmh（より好ましくはＴmh＋１０）とすればよい。また、加熱温度がバインダーの融点に７０℃を加えた温度よりも高い場合、バインダーからガスが発生してバインダーの容積が減少するものの、バインダーが発火しない温度であれば活性炭同士を接着し造粒活性炭の形状を保持することが可能である。
上記混合装置の回転速度は、混合物の温度の偏りを少なくする速度であればよく、例えば、１５〜２００ｒｐｍとすることができる。加熱混合の時間は、活性炭同士が接着して混合物４０が塊状となる時間であればよく、例えば、１０〜１２０分とすることができる。
【００３９】
造粒活性炭形成工程Ｓ４では、混合終了後の混合物４０を砕いて造粒活性炭１００を形成する。図１には、混合物４０を粗破砕する粗破砕工程Ｓ４１と、この粗破砕工程Ｓ４１で得られる粗破砕物５０を振動するふるいにより分級するふるい分級工程Ｓ４２とを経て造粒活性炭１００を形成することが示されている。
【００４０】
粗破砕工程Ｓ４１では、冷えて固化した塊状の混合物４０を所定の粒径（例えば１０ｍｍ）程度以下に粗く砕く。混合物４０を粗破砕することにより、ふるい分級工程Ｓ４２の時間が短くなり、分級時に小さすぎる粒子の割合が少なくなる。
粗破砕には、ミキサー、ブレンダー、ミル、ジョークラッシャー、ジャイレトリクラッシャー、コーンクラッシャー、ハンマークラッシャー、等の破砕装置を使用することができる。
【００４１】
粗破砕の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で混合物４０を粗破砕すると、混合物４０が良好に砕かれる。
上記破砕装置の回転速度は、混合物４０が粗く砕かれる速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。粗破砕の時間も、混合物４０が粗く砕かれる時間であればよく、例えば、１〜１２０分とすることができる。
【００４２】
ふるい分級工程Ｓ４２では、振動するふるいにより塊状の粗破砕物５０をさらに小さくして所定粒度にふるい分けし、所定粒度の造粒活性炭１００を得る。造粒活性炭１００の平均粒径は、造粒活性炭１００の使用場面に応じて決定すれば良く、例えば、５０μｍ〜５ｍｍ、より好ましくは１００〜５００μｍ程度とすることができる。
ふるい分けには、水平振動ふるいや傾斜型振動ふるいといったふるいを有するふるい分け装置等を用いることができる。
【００４３】
分級時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で粗破砕物５０を分級すると、良好に分級される。
【００４４】
なお、粗破砕物５０自体が造粒された状態であるので、上記ふるい分級工程Ｓ４２が無くても造粒活性炭１００を製造することができる。また、振動するふるいにより塊状の粗破砕物５０が小さくなるので、上記粗破砕工程Ｓ４１が無くても造粒活性炭１００を製造することができる。
【００４５】
造粒活性炭１００は、例えば、図２に示すような浄水器カートリッジＣ１に使用することができる。
図２に示す浄水器カートリッジＣ１は、入口側の不織布Ｃ３と出口側のイオン交換繊維Ｃ４とで仕切られた円筒状の造粒活性炭充填室Ｃ２や、造粒活性炭充填室Ｃ２で囲まれた中央位置に設けられた円柱状の中空糸膜収容室Ｃ５を有し、入口Ｃ１１から流入する水道水をろ過してろ過水を出口Ｃ１２から出す。すなわち、不織布Ｃ３、造粒活性炭１００、イオン交換繊維Ｃ４、及び、中空糸膜Ｃ６がろ材として使用されている。
【００４６】
不織布Ｃ３は、入口Ｃ１１に流入した水道水から大きなゴミを除去する。造粒活性炭充填室Ｃ２に充填された造粒活性炭１００は、遊離残留塩素や有機物等を吸着して除去する。造粒活性炭１００に金属処理剤が含まれる場合、金属イオンが除去される。イオン交換繊維Ｃ４は、金属イオン等を除去する。イオン交換繊維Ｃ４は、活性炭繊維等と組み合わされて使用されてもよい。中空糸膜収容室Ｃ５に収容された中空糸膜Ｃ６は、０．１μｍ程度以上の細かい濁りや鉄サビや一般細菌を取り除く。
以上の他、造粒活性炭１００は、空気清浄機等に用いることができる。
【００４７】
本製造方法は、比較的小さい第一の活性炭１１及びバインダー１２を含む素材が先に混合されるので、第一の活性炭１１やバインダー１２は単独で自己凝集し難くなる。得られる前混合物２０に比較的大きい第二の活性炭２１が少なくとも加えられ加熱されて混合されるので、前混合物２０により第二の活性炭２１同士が接着し、混合終了後に混合物４０を砕くことにより造粒活性炭１００が得られる。本製造方法は、バインダー１２が単独で自己凝集し難くなるので、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダー１２の使用量を少なくすることが可能となる。
また、バインダーが少なくて済むので、造粒活性炭の単位体積当たりの吸着能力を向上させることができる。
【００４８】
さらに、第一の活性炭１１とバインダー１２とに働く静電付着力が大きく、液状分散媒が無くても加熱前の混合でバインダー１２が良好に分散する。このため、加熱混合工程Ｓ３で活性炭同士が接着し、混合終了後に混合物４０を砕くことにより造粒活性炭１００が得られる。本製造方法は、混合物４０から液状分散媒を除去する乾燥工程が不要であるので、造粒活性炭１００の製造工程を短縮することが可能となる。
さらに、バインダーで塞がれる活性炭細孔が少なくなり、造粒活性炭の吸着能力が向上すると推測される。
さらに、バインダー１２に平均分子量５０万〜１０００万の熱可塑性樹脂を用いることにより、バインダー１２が溶融しても活性炭表面に拡がり難くなり、造粒活性炭１００の吸着活性を向上させることが可能となる。
【００４９】
なお、大きさの異なる複数種類の活性炭や添加剤を均質に混合して造粒活性炭を形成することができるので、第一及び第二の活性炭に性質の異なる活性炭を用い、必要に応じてイオン交換体等の添加剤を用いることにより、各除去物質をバランス良く処理可能な造粒活性炭を得ることができる。例えば、比較的大きい粒状フェノール活性炭は、賦活が抑えられることにより、トリハロメタンの吸着に優れた０．７ｎｍ付近の細孔が発達している。一方、比較的小さいヤシ殻系活性炭や繊維状活性炭は、賦活が進んで表面積が大きく、残留塩素の除去に優れている。そこで、粒状フェノール活性炭と、ヤシ殻系活性炭や繊維状活性炭と、必要に応じて金属処理剤とを用いて造粒活性炭を形成すると、ヤシ殻系活性炭単独や、フェノール活性炭単独や、金属処理剤単独では得られない複合した除去能力を得ることができる。
【００５０】
（２）変形例：
図３は、平均粒径０．５〜５ｍｍ程度の造粒活性炭１０１を製造するのに適した製造方法を示している。
図１に示した製造方法は、塊状の混合物４０を粗破砕するため、平均粒径０．５〜５ｍｍ程度の大きい造粒活性炭を得ようとすると、形が揃わず歪になり、脆くなったり、浄水器カートリッジに充填したときに空隙が大きくろ材の充填密度が低下し吸着性能が低下したりすることがある。大きい造粒活性炭を得るため、図３には、加熱混合工程Ｓ３で得られる混合物４０を破砕し、得られる破砕物６０に液状分散媒６１を加えて造粒し、得られる造粒物７０をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダーが発火しない温度で乾燥させて平均粒径の大きい造粒活性炭１０１を形成する造粒活性炭形成工程Ｓ４が示されている。
【００５１】
破砕工程Ｓ４３では、冷えて固化した塊状の混合物４０を所定の平均粒径（例えば２０〜２００μｍ程度）に破砕する。
破砕には、ミキサー、ブレンダー、ミル、ジョークラッシャー、ジャイレトリクラッシャー、コーンクラッシャー、ハンマークラッシャー、ボールミル、ローラーミル、高速回転ミル、ジェットミル、等の破砕装置を使用することができる。
【００５２】
破砕の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で混合物４０を破砕すると、混合物４０が良好に破砕される。
上記破砕装置の回転速度は、混合物４０が破砕される速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。破砕の時間も、混合物４０が破砕される時間であればよく、例えば、１〜１２０分とすることができる。
【００５３】
造粒工程Ｓ４４では、破砕工程Ｓ４３で得られる破砕物６０に液状分散媒６１を加えて造粒する。
液状分散媒６１には、水、アルコール水溶液、有機溶媒、等を用いることができる。液状分散媒６１の配合量は、破砕物１００重量部に対して、５０〜５００重量部が好ましく、１００〜３５０重量部がより好ましい。
【００５４】
造粒には、転動造粒機、撹拌造粒機、圧縮造粒機、押出造粒機、等の造粒装置を用いることができる。造粒時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。造粒装置の回転速度は、破砕物６０が造粒される速度であればよい。造粒の時間も、破砕物６０が造粒される時間であればよい。
【００５５】
乾燥工程Ｓ４５では、造粒工程Ｓ４４で得られる造粒物７０をバインダー１２の軟化温度以上（好ましくは融点以上、より好ましくは融点よりも１０℃高い温度以上）、かつ、バインダー１２が発火しない温度（好ましくは３５０℃未満、より好ましくは融点よりも７０℃高い温度以下）で乾燥させる。乾燥温度が前記下限以上であるため、バインダー１２が軟化して破砕物６０同士が十分に接着し、造粒活性炭１０１の形状が十分に保持される。また、乾燥温度が前記上限以下であるため、破砕物６０同士が点接着し易く活性炭の活性を有する表面が十分に残り、造粒活性炭１０１が良好な吸着活性を示す。
なお、造粒物７０の温度をバインダー１２の軟化温度以上にする前に、バインダー１２の軟化温度未満で造粒物７０を乾燥してもよい。すると、バインダー１２が軟化する前に造粒物７０から液状分散媒６１が除去されるので、破砕物６０同士が良好に接着し、造粒活性炭１０１の形状が良好に保持される。
【００５６】
ふるい分級工程Ｓ４６では、振動するふるいにより乾燥後の造粒物８０を所定粒度にふるい分けし、所定粒度の造粒活性炭１０１を得る。造粒活性炭１０１の平均粒径は、造粒活性炭１０１の使用場面に応じて決定すれば良く、例えば、０．３〜７ｍｍ、より好ましくは０．５〜５ｍｍ程度とすることができる。
ふるい分けには、水平振動ふるいや傾斜型振動ふるいといったふるいを有するふるい分け装置等を用いることができる。分級時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で造粒物８０を分級すると、良好に分級される。
【００５７】
なお、造粒物８０自体が造粒された状態であるので、上記ふるい分級工程Ｓ４６が無くても造粒活性炭１０１を製造することができる。
【００５８】
本製造方法も、比較的小さい第一の活性炭１１及びバインダー１２を含む素材が先に混合され、得られる前混合物２０に比較的大きい第二の活性炭２１が少なくとも加えられ加熱されて混合されるので、前混合物２０により第二の活性炭２１同士が接着する。従って、混合終了後に混合物４０を破砕し、造粒し、乾燥することにより造粒活性炭１０１が得られる。本製造方法も、バインダー１２が単独で自己凝集し難くなるので、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダー１２の使用量を少なくすることが可能となる。また、バインダーが少なくて済むので、造粒活性炭の単位体積当たりの吸着能力を向上させることができる。
【００５９】
なお、一般的な造粒は重力を利用した回転、圧縮、等により行われるため０．３ｍｍ程度未満の小さな粒子は形成され難い。従って、平均粒径５０μｍ〜５ｍｍ程度の小さい造粒活性炭は、図１で示したような製造方法が適している。
【００６０】
（３）実施例：
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
【００６１】
［実施例１］
第一の活性炭として、粉末状のヤシ殻系活性炭（クラレケミカル株式会社製PGW20MP、平均粒径２０μｍ）を用いた。第二の活性炭として、樹脂系活性炭である粒状のフェノール活性炭（フタムラ化学株式会社製QW、平均粒径９０μｍ）を用いた。バインダーとして、超高分子量ポリエチレンパウダー（三井化学株式会社製、商品名：ミペロンＸＭ２２０、平均粒径３０μｍ、平均分子量２００万、推定軟化温度１２０〜１２５℃、融点１３６℃、ＭＦＲ０．０ｇ／10min）を用いた。ブレンダーには、株式会社小平製作所製KM-800を用いた。ラボプラストミルには、東洋精機製作所製30R150を用いた。粗破砕用の粉砕機には、大阪ケミカル株式会社製PM-2005mを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー５．０ｇとを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。その後、上記フェノール活性炭８０．０ｇを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、１００ｒｐｍで１分間、粗破砕処理を行った。粗破砕後の材料を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得た。
【００６２】
［比較例１］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、及び、粉砕機には、実施例１と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー５．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、１００ｒｐｍで１分間、粗破砕処理を行った。この粗破砕処理により材料が崩れてしまい、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００６３】
［比較例２］
上記比較例１のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例１と同じ処理を行ったが、粗破砕処理により材料が崩れてしまい、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００６４】
［比較例３］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、及び、粉砕機には、実施例１と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー１５．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、１００ｒｐｍで１分間、粗破砕処理を行った。粗破砕後の材料を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得た。
【００６５】
［比較例４］
上記比較例１のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例３と同じ条件で平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得た。
【００６６】
［評価方法］
実施例１及び比較例３，４で得られた造粒活性炭を５０ｍｌ秤量して内径８０ｍｍのカラムに充填し、JIS S3201「家庭用浄水器試験方法」に準じて、遊離残留塩素濃度２．０ｍｇ／Ｌの水溶液を２．５Ｌ／ｍｉｎで通水し浄化性能を確認した。遊離塩素の浄化性能が８０％に低下するまでに通水できた水量（ろ過能力）を性能とし比較した。
【００６７】
［試験結果］
試験結果を表１に示す。
【表１】
実施例１のバインダーの配合比よりも多い配合比でバインダーを混合した比較例３，４については造粒活性炭が形成されたものの、実施例１のバインダーの配合比と同じ配合比でバインダーを混合した比較例１，２については造粒活性炭が形成されなかった。
また、実施例１のろ過能力は、比較例３のろ過能力の１．５倍、比較例４のろ過能力の１．４倍であった。
【００６８】
［実施例２］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、及び、ラボプラストミルには、実施例１と同じものを用いた。粉砕機には、大阪ケミカル製PM-2005mを高速回転で用いた。造粒機には、アズワン株式会社製PZ-02Rを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー８．０ｇとを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。その後、上記フェノール活性炭８０．０ｇを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、２００００ｒｐｍで１０分間、破砕した。破砕後の材料５０．０ｇを上記造粒機に入れ、スプレーを用いて最終的に６０．０ｇとなるように水を徐々に加えて造粒を行った。得られた造粒物を８０℃で１時間乾燥させた後、１９０℃で２時間熱処理した。処理後の造粒物を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得た。
【００６９】
［比較例５］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、粉砕機、及び、造粒機には、実施例２と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー８．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、２００００ｒｐｍで１０分間、破砕した。破砕後の材料５０．０ｇを上記造粒機に入れ、スプレーを用いて最終的に６０．０ｇとなるように水を徐々に加えて造粒を行った。得られた造粒物を８０℃で１時間乾燥させた後、１９０℃で２時間熱処理した。処理後の造粒物を振動するふるいに入れたところ、崩れてしまい、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００７０】
［比較例６］
上記比較例５のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例５と同じ処理を行ったが、造粒物を振動するふるいに入れたところ、崩れてしまい、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００７１】
［比較例７］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、粉砕機、及び、造粒機には、実施例２と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー２５．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、２００００ｒｐｍで１０分間、破砕した。破砕後の材料５０．０ｇを上記造粒機に入れ、スプレーを用いて最終的に６０．０ｇとなるように水を徐々に加えて造粒を行った。得られた造粒物を８０℃で１時間乾燥させた後、１９０℃で２時間熱処理した。処理後の造粒物を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得た。
【００７２】
［比較例８］
上記比較例７のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例７と同じ条件で平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得た。
【００７３】
［評価方法］
実施例２及び比較例７，８で得られた造粒活性炭を５０ｍｌ秤量して内径８０ｍｍのカラムに充填し、JIS S3201に準じて、遊離残留塩素濃度２．０ｍｇ／Ｌの水溶液を２．５Ｌ／ｍｉｎで通水し浄化性能を確認した。遊離塩素の浄化性能が８０％に低下するまでに通水できた水量（ろ過能力）を性能とし比較した。
【００７４】
［試験結果］
試験結果を表２に示す。
【表２】
実施例２のバインダーの配合比よりも多い配合比でバインダーを混合した比較例７，８については造粒活性炭が形成されたものの、実施例２のバインダーの配合比と同じ配合比でバインダーを混合した比較例５，６については造粒活性炭が形成されなかった。
また、実施例２のろ過能力は、比較例７のろ過能力の１．５倍、比較例８のろ過能力の１．６倍であった。
【００７５】
以上の実施例により、本発明の製造方法は、バインダーの使用量が少なくて済み、単位体積当たりの吸着活性が向上することが確認された。
【００７６】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくする技術等を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能であり、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能である。従って、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１１…第一の活性炭、１２…バインダー、１３…添加剤、
２０…前混合物、２１…第二の活性炭、２２…添加剤、
３０，４０…混合物、５０…粗破砕物、
６０…破砕物、６１…液状分散媒、７０，８０…造粒物、
１００，１０１…造粒活性炭、
Ｃ１…浄水器カートリッジ、
Ｃ２…造粒活性炭充填室、Ｃ３…不織布、Ｃ４…イオン交換繊維、
Ｃ５…中空糸膜収容室、Ｃ６…中空糸膜、
Ｃ１１…入口、Ｃ１２…出口、
Ｓ１…前混合工程、Ｓ２…第二活性炭添加工程、Ｓ３…加熱混合工程、Ｓ４…造粒活性炭形成工程、
Ｓ４１…粗破砕工程、Ｓ４２…ふるい分級工程、
Ｓ４３…破砕工程、Ｓ４４…造粒工程、Ｓ４５…乾燥工程、Ｓ４６…ふるい分級工程。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒活性炭の製造方法及び造粒活性炭に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水に含まれる遊離残留塩素や有機物等の微量成分を除去するため、活性炭を利用した浄水器カートリッジが使用されている。
また、活性炭を取り扱い易くするため、造粒活性炭も使用されている。賦活後造粒法による造粒活性炭は、通常、粉末活性炭にバインダーと水とを加えてニーダー等で混練する混練工程、混練物をペレッター等で造粒する造粒工程、及び、造粒物を乾燥させる乾燥工程を経て得られる。
【０００３】
特許文献１には、バインダーとしてＡ群バインダーとＢ群バインダーとを併用し、混練物を造粒して２００℃以下で乾燥、硬化させた後に常温まで冷却することが示されている。Ａ群バインダーには、アクリル・スチレン系エマルジョン（ＡＳＥ）又はアクリル系エマルジョン（ＡＥ）を用いている。エマルジョンで構成されるＡ群バインダーは、バインダーが液状分散媒に分散している。また、Ｂ群バインダーには、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いている。特許文献１の段落００１１に記載されるように、Ｂ群バインダーは、水溶液からなる。
【０００４】
なお、特許文献２には、水を分散媒として活性炭微粒子及びポリオレフィン樹脂粒子を懸濁させ、ポリオレフィン樹脂が溶融又は半溶融状態となるまで加熱、攪拌し、冷却、ろ過、水洗、乾燥を行うことにより、ポリオレフィン樹脂粒子を核とし、活性炭微粒子を表面に配置した機能性吸着玉を製造することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０４３４号公報
【特許文献２】特開平８−３３２３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
平均粒径の異なる複数種類の活性炭と固化したバインダーと同時に混合する場合、粒径の小さい活性炭同士が自己凝集したりバインダー同士が自己凝集したりして混合物が均一とならず、活性炭同士がバインダーで接着されないことがある。従って、造粒活性炭を形成するためには、バインダーの配合比を多くして活性炭同士の間に行き渡らせる必要がある。
【０００７】
以上を鑑み、本発明は、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくする目的を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合する前混合工程と、
得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加える第二活性炭添加工程と、
前記第二の活性炭を少なくとも加えた混合物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合する加熱混合工程と、
混合終了後に混合物を砕いて造粒活性炭を形成する造粒活性炭形成工程とを備える製造方法の態様を有する。
【０００９】
また、本発明は、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合し、得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加え、前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合し、混合終了後に混合物を砕いて得られる造粒活性炭の態様を有する。
【００１０】
すなわち、比較的小さい径の第一の活性炭及びバインダーを含む素材が先に混合されるので、第一の活性炭やバインダーは単独で自己凝集し難くなる。得られる混合物（前混合物と呼ぶ。）に比較的大きい径の第二の活性炭が少なくとも加えられ加熱されて混合されるので、前混合物により第二の活性炭同士が接着し、混合終了後に混合物を砕くことにより造粒活性炭が得られる。本製造方法は、バインダーが単独で自己凝集し難くなるので、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくすることが可能となる。
【００１１】
各請求項に係る発明において、上記平均粒径は、５０μｍ以上の粒子についてはJIS K1474：2007（活性炭試験方法）に規定される５０％粒径（Ｄ５０、メジアン径）とし、５０μｍ未満の粒子についてはJIS K5600-9-3：2006（塗料一般試験方法−第９部：粉体塗料−第３節：レーザ回折による粒度分布の測定方法）に準拠した粒子径分布からJIS Z8819-2（粒子径測定結果の表現―第２部：粒子径分布からの平均粒子径又は平均粒子直径及びモーメントの計算）に従って求められる重み付き体積平均粒子径とする。
上記平均繊維径は、顕微鏡を用いて複数の繊維の径を実測した値の相加平均とする。
上記軟化温度は、JIS K7206：1999（プラスチック―熱可塑性プラスチック―ビカット軟化温度（ＶＳＴ）試験方法）に規定されるビカット軟化温度とする。
混合される素材には、金属処理剤といったイオン交換体等、活性炭及びバインダー以外の素材が含まれても良い。
上記混合終了後に混合物を砕いて造粒活性炭を形成することには、混合終了後に混合物を粗破砕し分級して造粒活性炭を形成すること、分級せずに造粒活性炭を形成すること、混合終了後に混合物を破砕し造粒して造粒活性炭を形成すること、等が含まれる。
【００１２】
ところで、前記第二活性炭添加工程では、前記前混合工程で得られる混合物に前記第二の活性炭を少なくとも加えて混合しても良い。前混合物と第二の活性炭とを含む素材が混合された後に加熱されて混合されるので、得られる混合物がより均質となる。従って、より均質な造粒活性炭を製造することが可能となる。
【００１３】
前記造粒活性炭形成工程では、前記加熱混合工程で得られる混合物を破砕し、得られる破砕物に液状分散媒を加えて造粒し、得られる造粒物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度で乾燥させて造粒活性炭を形成しても良い。混合物を一旦破砕して造粒することにより、造粒活性炭の粒径を大きくすることができ、また、カートリッジへの充填密度を高くすることができる。
なお、乾燥させた後、振動するふるいにより造粒物を分級して造粒活性炭を形成しても良い。
【００１４】
前記第一の活性炭の平均粒径Ｄ１を１〜５０μｍとし、前記繊維状活性炭の平均繊維径Ｄ２を５〜２０μｍとし、前記繊維状活性炭の平均繊維長を１５〜５００μｍとし、前記バインダーの平均粒径Ｄ３を１〜５０μｍとしても良い。第一の活性炭とバインダーとに働く静電付着力がさらに大きくなるので、加熱前の混合でバインダーの分散がさらに良好となる。従って、より均質な造粒活性炭を得ることが可能となる。
ここで、上記平均繊維径は、顕微鏡を用いて複数の繊維の径を実測した値の相加平均とする。
上記平均繊維長は、顕微鏡を用いて複数の繊維の長さを実測した値の相加平均とする。
【００１５】
また、前記バインダーに、平均分子量５０万〜１０００万の熱可塑性樹脂を用いても良い。バインダーが溶融しても活性炭表面に拡がり難いので、造粒活性炭の吸着活性を向上させることが可能となる。
ここで、上記平均分子量は、粘度法による測定値とする。
【００１６】
前記前混合工程及び前記加熱混合工程の混合を液状分散媒非存在下で行っても良い。固化した熱可塑性のバインダーの平均粒径が５００μｍ未満であるので、活性炭とバインダーとに働く静電付着力が大きく、液状分散媒が無くても加熱前の混合でバインダーが良好に分散する。このため、加熱して混合することにより活性炭同士がバインダーで接着し、混合終了後に混合物を砕くことにより造粒活性炭が得られる。混合物から液状分散媒を除去する乾燥工程が不要であるので、造粒活性炭の製造工程を短縮することが可能となる。
上記液状分散媒は、液体の分散媒を意味する。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明によれば、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくすることが可能となる。
請求項２に係る発明では、より均質な造粒活性炭を製造することが可能となる。
請求項３に係る発明では、粒径の揃った造粒活性炭を製造することが可能となる。
請求項４に係る発明では、比較的大きい粒径でカートリッジへの充填密度の高い粒状活性炭を製造することが可能となる。
請求項５に係る発明では、より均質な造粒活性炭を得ることが可能となる。
請求項６に係る発明では、造粒活性炭の吸着活性を向上させることが可能となる。
請求項７に係る発明では、造粒活性炭の製造工程を短縮することが可能となる。
請求項８に係る発明では、バインダーの使用量を少なくさせる造粒活性炭を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】造粒活性炭１００の製造方法を例示する流れ図。
【図２】浄水器カートリッジＣ１を例示する図。
【図３】変形例に係る造粒活性炭１０１の製造方法を例示する流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１）造粒活性炭の製造方法の説明：
まず、図１を参照して本発明の一実施形態に係る造粒活性炭の製造方法を説明する。
本製造方法は、平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭（１１）１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー（１２）７〜７０重量部と、を含む素材を混合する前混合工程Ｓ１と、
得られる混合物（２０）に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭（２１）５００〜１００００重量部を少なくとも加える第二活性炭添加工程Ｓ２と、
第二の活性炭（２１）を少なくとも加えた混合物（３０）をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダー（１２）が発火しない温度に加熱して混合する加熱混合工程Ｓ３と、
混合終了後に混合物（４０）を砕いて造粒活性炭（１００）を形成する造粒活性炭形成工程Ｓ４とを備える。
【００２０】
なお、バインダーの軟化温度が範囲Ｔsl〜Ｔsh（℃）で示される場合、加熱混合温度の下限をＴshとすればよい。バインダーの軟化温度が不明である場合、軟化温度よりも高い融点を加熱混合温度の下限とすればよい。また、バインダーの発火点が最低温度Ｔilで示される場合、加熱混合温度の上限をＴil未満とすればよい。
【００２１】
活性炭（１１，２１）の原料となる炭素質材料は、賦活することによって活性炭を形成することができればよく、植物系、石炭系、石油系、合成樹脂系、天然素材系、各種有機灰、等を用いることができる。植物系の炭素質材料には、ヤシ殻やアーモンド殻といった果実殻、木材、おが屑、竹、草、等を用いることができる。石炭系の炭素質材料には、泥炭、亜炭、かつ炭、瀝青炭、無煙炭、等を用いることができる。石油系の炭素質材料には、石油ピッチ等を用いることができる。合成樹脂系の炭素質材料には、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ユリア系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、等を用いることができる。天然素材系の炭素質材料には、木綿といった天然繊維、レーヨンといった再生繊維、アセテートといった半合成繊維、等を用いることができる。
【００２２】
第一の活性炭１１には、粉砕状、粒状及び繊維状から選ばれる一種以上の活性炭を用いることができる。粉砕状及び粒状には、粉末状が含まれる。粉砕状の概念と粒状の概念とは、一部が重複するものとする。粉砕状の概念と繊維状の概念とは、一部が重複するものとする。
粉砕状の活性炭には、上述した炭素質材料の賦活物を砕いて得られる活性炭、炭素質材料の粉砕物を賦活して得られる活性炭、等を用いることができる。粉砕状活性炭には、１００メッシュ（直径０．１５ｍｍ）よりも小さい粉末活性炭が含まれるものとする。
粒状の活性炭には、ヤシ殻系活性炭、木炭、竹炭、石炭系活性炭、合成樹脂系活性炭、等を用いることができる。粒状活性炭は、賦活物を砕いて所定粒度にふるい分けして得られる活性炭でも良いし、所定粒度の炭素質材料を賦活して得られる活性炭でも良い。粒状活性炭には、粉末活性炭が含まれるものとする。第一の活性炭１１として用いる活性炭の平均粒径Ｄ１は、第二の活性炭２１の平均粒径Ｄ４よりも小さければ良く、１〜５０μｍが好ましく、２〜４０μｍがより好ましい。平均粒径Ｄ１を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に比較的小さい第一の活性炭１１が入り込み、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。また、平均粒径Ｄ１を前記下限以上とすることにより、前混合工程Ｓ１の前混合を容易にすることができる。
【００２３】
繊維状の活性炭には、石炭ピッチ、石油ピッチ、合成樹脂系活性炭、天然素材系活性炭、等を用いることができる。繊維状活性炭の平均繊維径Ｄ２は、第二の活性炭２１の平均粒径Ｄ４よりも小さければ良く、５〜２０μｍが好ましく、７〜１５μｍがより好ましい。繊維状活性炭の平均繊維長は、１５〜５００μｍが好ましく、２０〜３００μｍがより好ましい。平均繊維径Ｄ２を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に繊維状活性炭が入り込み、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。平均繊維径Ｄ２を前記下限以上とすることにより、前混合工程Ｓ１の前混合を容易にすることができる。また、平均繊維長を前記上限以下とすることにより、第一の活性炭１１とバインダー１２とに良好な静電付着力が働き、前混合工程Ｓ１でバインダー１２が良好に分散する。平均繊維長を前記下限以上とすることにより、前混合を容易にすることができる。
【００２４】
前混合に用いる第一の活性炭１１は、粉砕状活性炭のみ、粒状活性炭のみ、又は、繊維状活性炭のみでも良いが、粉砕状活性炭と粒状活性炭の組合せ、粉砕状活性炭と繊維状活性炭の組合せ、粒状活性炭と繊維状活性炭の組合せ、粉砕状活性炭と粒状活性炭と繊維状活性炭の組合せ、でも良い。また、平均粒径の異なる複数種類の粒状活性炭を組み合わせて使用しても良いし、平均繊維径や平均繊維長の異なる複数種類の繊維状活性炭を組み合わせて使用しても良い。
【００２５】
バインダー１２には、第二の活性炭２１の平均粒径Ｄ４よりも小さい平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダーを用いる。これにより、第一の活性炭１１とバインダー１２とに働く静電付着力が大きく、液状分散媒が無くても前混合工程Ｓ１でバインダー１２が良好に分散する。バインダーの平均粒径Ｄ３は、１〜５０μｍが好ましく、２〜４０μｍがより好ましい。平均粒径Ｄ３を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に比較的小さいバインダー１２が入り込み、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。また、平均粒径Ｄ３を前記下限以上とすることにより、前混合を容易にすることができる。
【００２６】
さらに、バインダー１２の配合量は、第一の活性炭１００重量部に対して７〜７０重量部（より好ましくは１０〜５０重量部）とする。バインダーの配合量が前記下限以上であるため、加熱混合工程Ｓ３で活性炭同士が十分に接着し、造粒活性炭１００の形状が十分に保持される。また、バインダーの配合量が前記上限以下であるため、活性炭の活性を有する表面が十分に残り、造粒活性炭１００が良好な吸着活性を示す。バインダー１２の配合比は、造粒活性炭の形状保持性の観点から、第一の活性炭の平均粒径Ｄ１が小さくなるほど多くするのが好ましく、繊維状の第一の活性炭の平均繊維径Ｄ２が小さくなるほど多くするのが好ましく、繊維状の第一の活性炭の平均繊維長が短くなるほど多くするのが好ましい。
【００２７】
バインダー１２には、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）といったポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートといったポリエステル、熱可塑性エラストマー、これらの樹脂に改質剤といった添加剤を添加した樹脂、これらの樹脂の混合物、等を用いることができる。なお、これらの樹脂は、熱可塑性樹脂に含まれるものとする。
熱可塑性樹脂（添加剤を除く。）の平均分子量は、５０万〜１０００万が好ましく、１００万〜７００万がより好ましい。平均分子量を前記下限以上とすることにより、バインダー１２が溶融しても流動性が小さく活性炭表面に拡がり難いので、活性炭（１１，２１）同士が点接着し易く、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。平均分子量を前記上限以下とすることにより、加熱混合工程Ｓ３で活性炭同士が良好に接着し、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。熱可塑性樹脂の具体例として、三井化学株式会社製超高分子量ポリエチレンパウダー（ミペロン（登録商標）、平均粒径３０μｍ、平均分子量２００万）、同社製高分子量ポリエチレンパウダー（ハイゼックスミリオン（登録商標）、平均粒径１２０〜３６０μｍ、平均分子量５０万〜６００万）、同社製ポリエチレン（リュブマー（登録商標））、等を挙げることができる。
【００２８】
上記熱可塑性樹脂は、超高分子量の材料であるため、通常、JIS K7210：1999「プラスチック―熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）及びメルトボリュームフローレイトＩ（ＭＶＲ）の試験方法」に規定されたＭＦＲが０．１ｇ／10min未満となる。ここで、ＭＦＲ０．０ｇ／10minには、熱可塑性樹脂の分子量が極めて大きいために流動性が小さく測定することができないことが含まれる。
以上のことから、熱可塑性樹脂のＭＦＲは、０．１ｇ／10min未満が好ましく、０．０ｇ／10minがより好ましい。
【００２９】
前混合工程Ｓ１に用いる素材は、第一の活性炭１１とバインダー１２の組合せのみでも良いが、第一の活性炭１００重量部に対して０．１〜６０重量部の添加剤１３を添加しても良い。添加剤１３には、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、キレート樹脂、これらの組合せ、といったイオン交換体等を用いることができる。陽イオン交換樹脂やキレート樹脂は、金属処理剤として機能する。
添加剤１３が粒状である場合、添加剤の平均粒径は、１〜５０μｍが好ましく、２〜４０μｍがより好ましい。添加剤１３が繊維状である場合、添加剤の平均繊維径は、５〜２０μｍが好ましく、７〜１５μｍがより好ましい。添加剤の平均繊維長は、１５〜５００μｍが好ましく、２０〜３００μｍがより好ましい。平均粒径や平均繊維径を前記上限以下とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１同士の隙間に添加剤１３が入り込み、造粒活性炭１００の吸着活性が向上する。平均繊維長を前記上限以下とすることにより、第一の活性炭１１とバインダー１２と添加剤１３とに良好な静電付着力が働き、前混合工程Ｓ１で添加剤１３が良好に分散する。また、平均粒径や平均繊維径や平均繊維長を前記下限以上とすることにより、前混合工程Ｓ１の前混合を容易にすることができる。
【００３０】
前混合工程Ｓ１では、第一の活性炭１１とバインダー１２と必要に応じて添加剤１３とを含む素材を液状分散媒非存在下で前混合してもよい。液状分散媒非存在下で混合することは、水や有機溶媒等の液状分散媒を用いて素材を混練することではなく、乾式条件下で素材を混合することである。ここで、「混練」は、分散質の表面全体に液状分散媒をコーティングする分散操作を意味する。本製造方法は、固化した熱可塑性のバインダー１２を第一の活性炭１１とバインダー１２とに大きな静電付着力が働く平均粒径としているので、液状分散媒が無くても前混合工程Ｓ１でバインダー１２が良好に分散する。また、液状分散媒を用いた混合と比べて、バインダーで塞がれる活性炭細孔が少なくなり、造粒活性炭の吸着能力が向上すると推測される。
前混合工程Ｓ１の前混合には、ミキサー、ブレンダー、水平円筒型、Ｖ型、二重円錐型、正方立体型、Ｓ型、連続Ｖ型、ボールミル型、ロッキング型、クロスロータリー型、リボン型、スクリュー型、ロター型、パグミル型、遊星型、タービン型、高速流動型、回転円板型、等の混合装置を使用することができる。
【００３１】
前混合工程Ｓ１の前混合時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で素材を前混合すると、第一の活性炭１１とバインダー１２とに働く静電付着力によりバインダー１２が良好に分散する。なお、バインダーの融点が範囲Ｔml〜Ｔmh（℃）で示される場合、前混合時の温度の上限をＴml未満とすればよい。また、バインダーの軟化温度が範囲Ｔsl〜Ｔshで示される場合、前混合時の温度のより好ましい上限をＴslとすればよい。以下に記載される「融点未満」や「軟化温度未満」も、同様である。
上記混合装置の回転速度は、素材中でバインダー１２や必要に応じて添加剤１３が分散する速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。前混合の時間も、素材中でバインダー１２や必要に応じて添加剤１３が分散する時間であればよく、例えば、５〜１２０分とすることができる。
【００３２】
前混合工程Ｓ１では、後から添加する第二の活性炭２１よりも小さい第一の活性炭１１とバインダー１２と必要に応じて添加剤１３とを含む素材を前混合する。造粒活性炭１００の骨格となる第二の活性炭２１同士の間に配置される小さい粒子（１１，１２，１３）の大きさを近付けることにより、粒子（１１，１２，１３）が似た挙動を示し、静電付着力で自己凝集する。その後に大きい第二の活性炭２１を加えても、小さな粒子（１１，１２，１３）は分散せず自己凝集のままである割合が高く、大きさの異なる粒子（１１，１２，１３，２１）がランダムに混合する。
なお、平均粒径の異なる複数種類の活性炭と固化したバインダーと同時に混合する場合、粒径の小さい活性炭同士が自己凝集したりバインダー同士が自己凝集したりして混合物が均一とならず、活性炭同士がバインダーで接着されないことがある。バインダーを活性炭同士の間に行き渡らせるためのバインダーの配合比を多くすると、単位体積当たりの造粒活性炭の吸着活性が低下することになる。
本製造方法は、小さい粒子（１１，１２，１３）を先に混合することにより、小さい第一の活性炭１１同士が自己凝集したり小さいバインダー１２同士が自己凝集したりすることが抑制され、少ない量のバインダー１２で骨格粒子間に小さい粒子（１１，１３）を接着することができる。
【００３３】
第二活性炭添加工程Ｓ２では、前混合工程Ｓ１で得られる前混合物２０に平均粒径Ｄ４の第二の活性炭（２１）５００〜１００００重量部（より好ましくは７００〜７０００重量部）を少なくとも加える。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３である。第二の活性炭２１の配合量が前記下限以上であるため、比較的大きい第二の活性炭２１が造粒活性炭１００の骨格となり、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。また、第二の活性炭２１の配合量が前記上限以下であるため、比較的大きい第二の活性炭２１同士の間に小さい粒子（１１，１２，１３）が入り込み、第二の活性炭２１同士が接着され、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。
第二の活性炭２１には、平均粒径Ｄ４＝５０〜５００μｍ（より好ましくは６０〜３００μｍ）の活性炭を用いる。平均粒径Ｄ４が前記上限以下であるので、粒子（１１，１２，１３，２１）間に静電付着力が働き、液状分散媒が無くても第二の活性炭２１が良好に分散する。また、平均粒径Ｄ４が前記下限以上であるので、第二の活性炭２１が造粒活性炭１００の骨格となり、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。
【００３４】
第二の活性炭２１には、ヤシ殻系活性炭、木炭、竹炭、石炭系活性炭、合成樹脂系活性炭、等の粒状活性炭や粉砕状活性炭を用いることができる。第二の活性炭は、賦活物を砕いて所定粒度にふるい分けして得られる活性炭でも良いし、所定粒度の炭素質材料を賦活して得られる活性炭でも良い。第二の活性炭には、粉末活性炭が含まれるものとする。第二の活性炭には、平均粒径の異なる複数種類の活性炭を組み合わせて使用しても良い。
【００３５】
前混合物２０に加える素材は、第二の活性炭２１のみでも良いが、第一の活性炭１００重量部に対して０．１〜６０重量部の添加剤２２を添加しても良い。添加剤２２には、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂、キレート樹脂、これらの組合せ、といったイオン交換体等を用いることができる。
添加剤２２が粒状である場合、添加剤の平均粒径は、５０〜５００μｍが好ましく、６０〜３００μｍがより好ましい。平均粒径を前記上限以下とすることにより、粒子（１１，１２，１３，２１，２２）間に静電付着力が働き、液状分散媒が無くても添加剤２２が良好に分散する。また、平均粒径を前記下限以上とすることにより、比較的大きい第二の活性炭２１及び添加剤２２が造粒活性炭１００の骨格となり、造粒活性炭１００の形状が良好に保持される。
【００３６】
第二活性炭添加工程Ｓ２で前混合物２０に第二の活性炭２１を少なくとも加えて混合すると、前混合物２０と第二の活性炭２１とを含む素材が混合された後に加熱されて混合されるので、得られる混合物４０がより均質となる。従って、より均質な造粒活性炭１００を製造することが可能となる。
第二活性炭添加工程Ｓ２の混合には、前混合工程Ｓ１の前混合に使用可能な混合装置を使用することができる。混合時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で素材を混合すると、第二の活性炭２１が良好に分散する。
混合装置の回転速度は、素材中で第二の活性炭２１や必要に応じて添加剤２２が分散する速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。混合の時間も、素材中で第二の活性炭２１や必要に応じて添加剤２２が分散する時間であればよく、例えば、５〜１２０分とすることができる。
【００３７】
加熱混合工程Ｓ３では、第二の活性炭２１を少なくとも加えた混合物３０をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダー（１２）が発火しない温度に加熱して混合する。混合物３０を液状分散媒非存在下で加熱して混合してもよい。ここでも、液状分散媒非存在下で混合することは、液状分散媒を用いて素材を混練することではなく、乾式条件下で素材を混合することである。これにより、液状分散媒を用いた混合と比べて、バインダーで塞がれる活性炭細孔が少なくなり、造粒活性炭の吸着能力が向上すると推測される。
加熱混合には、ニーダー、ラボプラストミル、ホイール型、ボール型、ブレード型、ロール型等の混合装置に前加熱や直接加熱といった加熱の機能が備わったものを使用することができる。
【００３８】
加熱混合の温度は、バインダー１２の軟化温度以上（好ましくは融点以上、より好ましくは融点よりも１０℃高い温度以上）、かつ、バインダー１２が発火しない温度（好ましくは３５０℃未満、より好ましくは融点よりも７０℃高い温度以下）とする。加熱温度が前記下限以上であるため、活性炭同士が十分に接着し、造粒活性炭１００の形状が十分に保持される。また、加熱温度が前記上限以下であるため、活性炭同士が点接着し易く活性炭の活性を有する表面が十分に残り、造粒活性炭１００が良好な吸着活性を示す。なお、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂の発火点は、通常、３５０℃以上であるため、加熱混合温度の好ましい上限は３５０℃未満である。バインダーの融点が範囲Ｔml〜Ｔmhで示される場合、加熱混合温度のより好ましい上限はＴml＋７０とすればよく、加熱混合温度の好ましい下限はＴmh（より好ましくはＴmh＋１０）とすればよい。また、加熱温度がバインダーの融点に７０℃を加えた温度よりも高い場合、バインダーからガスが発生してバインダーの容積が減少するものの、バインダーが発火しない温度であれば活性炭同士を接着し造粒活性炭の形状を保持することが可能である。
上記混合装置の回転速度は、混合物の温度の偏りを少なくする速度であればよく、例えば、１５〜２００ｒｐｍとすることができる。加熱混合の時間は、活性炭同士が接着して混合物４０が塊状となる時間であればよく、例えば、１０〜１２０分とすることができる。
【００３９】
造粒活性炭形成工程Ｓ４では、混合終了後の混合物４０を砕いて造粒活性炭１００を形成する。図１には、混合物４０を粗破砕する粗破砕工程Ｓ４１と、この粗破砕工程Ｓ４１で得られる粗破砕物５０を振動するふるいにより分級するふるい分級工程Ｓ４２とを経て造粒活性炭１００を形成することが示されている。
【００４０】
粗破砕工程Ｓ４１では、冷えて固化した塊状の混合物４０を所定の粒径（例えば１０ｍｍ）程度以下に粗く砕く。混合物４０を粗破砕することにより、ふるい分級工程Ｓ４２の時間が短くなり、分級時に小さすぎる粒子の割合が少なくなる。
粗破砕には、ミキサー、ブレンダー、ミル、ジョークラッシャー、ジャイレトリクラッシャー、コーンクラッシャー、ハンマークラッシャー、等の破砕装置を使用することができる。
【００４１】
粗破砕の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で混合物４０を粗破砕すると、混合物４０が良好に砕かれる。
上記破砕装置の回転速度は、混合物４０が粗く砕かれる速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。粗破砕の時間も、混合物４０が粗く砕かれる時間であればよく、例えば、１〜１２０分とすることができる。
【００４２】
ふるい分級工程Ｓ４２では、振動するふるいにより塊状の粗破砕物５０をさらに小さくして所定粒度にふるい分けし、所定粒度の造粒活性炭１００を得る。造粒活性炭１００の平均粒径は、造粒活性炭１００の使用場面に応じて決定すれば良く、例えば、５０μｍ〜５ｍｍ、より好ましくは１００〜５００μｍ程度とすることができる。
ふるい分けには、水平振動ふるいや傾斜型振動ふるいといったふるいを有するふるい分け装置等を用いることができる。
【００４３】
分級時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で粗破砕物５０を分級すると、良好に分級される。
【００４４】
なお、粗破砕物５０自体が造粒された状態であるので、上記ふるい分級工程Ｓ４２が無くても造粒活性炭１００を製造することができる。また、振動するふるいにより塊状の粗破砕物５０が小さくなるので、上記粗破砕工程Ｓ４１が無くても造粒活性炭１００を製造することができる。
【００４５】
造粒活性炭１００は、例えば、図２に示すような浄水器カートリッジＣ１に使用することができる。
図２に示す浄水器カートリッジＣ１は、入口側の不織布Ｃ３と出口側のイオン交換繊維Ｃ４とで仕切られた円筒状の造粒活性炭充填室Ｃ２や、造粒活性炭充填室Ｃ２で囲まれた中央位置に設けられた円柱状の中空糸膜収容室Ｃ５を有し、入口Ｃ１１から流入する水道水をろ過してろ過水を出口Ｃ１２から出す。すなわち、不織布Ｃ３、造粒活性炭１００、イオン交換繊維Ｃ４、及び、中空糸膜Ｃ６がろ材として使用されている。
【００４６】
不織布Ｃ３は、入口Ｃ１１に流入した水道水から大きなゴミを除去する。造粒活性炭充填室Ｃ２に充填された造粒活性炭１００は、遊離残留塩素や有機物等を吸着して除去する。造粒活性炭１００に金属処理剤が含まれる場合、金属イオンが除去される。イオン交換繊維Ｃ４は、金属イオン等を除去する。イオン交換繊維Ｃ４は、活性炭繊維等と組み合わされて使用されてもよい。中空糸膜収容室Ｃ５に収容された中空糸膜Ｃ６は、０．１μｍ程度以上の細かい濁りや鉄サビや一般細菌を取り除く。
以上の他、造粒活性炭１００は、空気清浄機等に用いることができる。
【００４７】
本製造方法は、比較的小さい第一の活性炭１１及びバインダー１２を含む素材が先に混合されるので、第一の活性炭１１やバインダー１２は単独で自己凝集し難くなる。得られる前混合物２０に比較的大きい第二の活性炭２１が少なくとも加えられ加熱されて混合されるので、前混合物２０により第二の活性炭２１同士が接着し、混合終了後に混合物４０を砕くことにより造粒活性炭１００が得られる。本製造方法は、バインダー１２が単独で自己凝集し難くなるので、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダー１２の使用量を少なくすることが可能となる。
また、バインダーが少なくて済むので、造粒活性炭の単位体積当たりの吸着能力を向上させることができる。
【００４８】
さらに、第一の活性炭１１とバインダー１２とに働く静電付着力が大きく、液状分散媒が無くても加熱前の混合でバインダー１２が良好に分散する。このため、加熱混合工程Ｓ３で活性炭同士が接着し、混合終了後に混合物４０を砕くことにより造粒活性炭１００が得られる。本製造方法は、混合物４０から液状分散媒を除去する乾燥工程が不要であるので、造粒活性炭１００の製造工程を短縮することが可能となる。
さらに、バインダーで塞がれる活性炭細孔が少なくなり、造粒活性炭の吸着能力が向上すると推測される。
さらに、バインダー１２に平均分子量５０万〜１０００万の熱可塑性樹脂を用いることにより、バインダー１２が溶融しても活性炭表面に拡がり難くなり、造粒活性炭１００の吸着活性を向上させることが可能となる。
【００４９】
なお、大きさの異なる複数種類の活性炭や添加剤を均質に混合して造粒活性炭を形成することができるので、第一及び第二の活性炭に性質の異なる活性炭を用い、必要に応じてイオン交換体等の添加剤を用いることにより、各除去物質をバランス良く処理可能な造粒活性炭を得ることができる。例えば、比較的大きい粒状フェノール活性炭は、賦活が抑えられることにより、トリハロメタンの吸着に優れた０．７ｎｍ付近の細孔が発達している。一方、比較的小さいヤシ殻系活性炭や繊維状活性炭は、賦活が進んで表面積が大きく、残留塩素の除去に優れている。そこで、粒状フェノール活性炭と、ヤシ殻系活性炭や繊維状活性炭と、必要に応じて金属処理剤とを用いて造粒活性炭を形成すると、ヤシ殻系活性炭単独や、フェノール活性炭単独や、金属処理剤単独では得られない複合した除去能力を得ることができる。
【００５０】
（２）変形例：
図３は、平均粒径０．５〜５ｍｍ程度の造粒活性炭１０１を製造するのに適した製造方法を示している。
図１に示した製造方法は、塊状の混合物４０を粗破砕するため、平均粒径０．５〜５ｍｍ程度の大きい造粒活性炭を得ようとすると、形が揃わず歪になり、脆くなったり、浄水器カートリッジに充填したときに空隙が大きくろ材の充填密度が低下し吸着性能が低下したりすることがある。大きい造粒活性炭を得るため、図３には、加熱混合工程Ｓ３で得られる混合物４０を破砕し、得られる破砕物６０に液状分散媒６１を加えて造粒し、得られる造粒物７０をバインダー１２の軟化温度以上かつバインダーが発火しない温度で乾燥させて平均粒径の大きい造粒活性炭１０１を形成する造粒活性炭形成工程Ｓ４が示されている。
【００５１】
破砕工程Ｓ４３では、冷えて固化した塊状の混合物４０を所定の平均粒径（例えば２０〜２００μｍ程度）に破砕する。
破砕には、ミキサー、ブレンダー、ミル、ジョークラッシャー、ジャイレトリクラッシャー、コーンクラッシャー、ハンマークラッシャー、ボールミル、ローラーミル、高速回転ミル、ジェットミル、等の破砕装置を使用することができる。
【００５２】
破砕の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で混合物４０を破砕すると、混合物４０が良好に破砕される。
上記破砕装置の回転速度は、混合物４０が破砕される速度であればよく、例えば、５０〜５００００ｒｐｍとすることができる。破砕の時間も、混合物４０が破砕される時間であればよく、例えば、１〜１２０分とすることができる。
【００５３】
造粒工程Ｓ４４では、破砕工程Ｓ４３で得られる破砕物６０に液状分散媒６１を加えて造粒する。
液状分散媒６１には、水、アルコール水溶液、有機溶媒、等を用いることができる。液状分散媒６１の配合量は、破砕物１００重量部に対して、５０〜５００重量部が好ましく、１００〜３５０重量部がより好ましい。
【００５４】
造粒には、転動造粒機、撹拌造粒機、圧縮造粒機、押出造粒機、等の造粒装置を用いることができる。造粒時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。造粒装置の回転速度は、破砕物６０が造粒される速度であればよい。造粒の時間も、破砕物６０が造粒される時間であればよい。
【００５５】
乾燥工程Ｓ４５では、造粒工程Ｓ４４で得られる造粒物７０をバインダー１２の軟化温度以上（好ましくは融点以上、より好ましくは融点よりも１０℃高い温度以上）、かつ、バインダー１２が発火しない温度（好ましくは３５０℃未満、より好ましくは融点よりも７０℃高い温度以下）で乾燥させる。乾燥温度が前記下限以上であるため、バインダー１２が軟化して破砕物６０同士が十分に接着し、造粒活性炭１０１の形状が十分に保持される。また、乾燥温度が前記上限以下であるため、破砕物６０同士が点接着し易く活性炭の活性を有する表面が十分に残り、造粒活性炭１０１が良好な吸着活性を示す。
なお、造粒物７０の温度をバインダー１２の軟化温度以上にする前に、バインダー１２の軟化温度未満で造粒物７０を乾燥してもよい。すると、バインダー１２が軟化する前に造粒物７０から液状分散媒６１が除去されるので、破砕物６０同士が良好に接着し、造粒活性炭１０１の形状が良好に保持される。
【００５６】
ふるい分級工程Ｓ４６では、振動するふるいにより乾燥後の造粒物８０を所定粒度にふるい分けし、所定粒度の造粒活性炭１０１を得る。造粒活性炭１０１の平均粒径は、造粒活性炭１０１の使用場面に応じて決定すれば良く、例えば、０．３〜７ｍｍ、より好ましくは０．５〜５ｍｍ程度とすることができる。
ふるい分けには、水平振動ふるいや傾斜型振動ふるいといったふるいを有するふるい分け装置等を用いることができる。分級時の温度は、バインダー１２の融点未満が好ましく、バインダー１２の軟化温度未満がより好ましく、室温でも良い。このような温度で造粒物８０を分級すると、良好に分級される。
【００５７】
なお、造粒物８０自体が造粒された状態であるので、上記ふるい分級工程Ｓ４６が無くても造粒活性炭１０１を製造することができる。
【００５８】
本製造方法も、比較的小さい第一の活性炭１１及びバインダー１２を含む素材が先に混合され、得られる前混合物２０に比較的大きい第二の活性炭２１が少なくとも加えられ加熱されて混合されるので、前混合物２０により第二の活性炭２１同士が接着する。従って、混合終了後に混合物４０を破砕し、造粒し、乾燥することにより造粒活性炭１０１が得られる。本製造方法も、バインダー１２が単独で自己凝集し難くなるので、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダー１２の使用量を少なくすることが可能となる。また、バインダーが少なくて済むので、造粒活性炭の単位体積当たりの吸着能力を向上させることができる。
【００５９】
なお、一般的な造粒は重力を利用した回転、圧縮、等により行われるため０．３ｍｍ程度未満の小さな粒子は形成され難い。従って、平均粒径５０μｍ〜５ｍｍ程度の小さい造粒活性炭は、図１で示したような製造方法が適している。
【００６０】
（３）実施例：
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
【００６１】
［実施例１］
第一の活性炭として、粉末状のヤシ殻系活性炭（クラレケミカル株式会社製PGW20MP、平均粒径２０μｍ）を用いた。第二の活性炭として、樹脂系活性炭である粒状のフェノール活性炭（フタムラ化学株式会社製QW、平均粒径９０μｍ）を用いた。バインダーとして、超高分子量ポリエチレンパウダー（三井化学株式会社製、商品名：ミペロンＸＭ２２０、平均粒径３０μｍ、平均分子量２００万、推定軟化温度１２０〜１２５℃、融点１３６℃、ＭＦＲ０．０ｇ／10min）を用いた。ブレンダーには、株式会社小平製作所製KM-800を用いた。ラボプラストミルには、東洋精機製作所製30R150を用いた。粗破砕用の粉砕機には、大阪ケミカル株式会社製PM-2005mを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー５．０ｇとを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。その後、上記フェノール活性炭８０．０ｇを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、１００ｒｐｍで１分間、粗破砕処理を行った。粗破砕後の材料を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得た。
【００６２】
［比較例１］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、及び、粉砕機には、実施例１と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー５．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、１００ｒｐｍで１分間、粗破砕処理を行った。この粗破砕処理により材料が崩れてしまい、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００６３】
［比較例２］
上記比較例１のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例１と同じ処理を行ったが、粗破砕処理により材料が崩れてしまい、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００６４】
［比較例３］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、及び、粉砕機には、実施例１と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー１５．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、１００ｒｐｍで１分間、粗破砕処理を行った。粗破砕後の材料を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得た。
【００６５】
［比較例４］
上記比較例１のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例３と同じ条件で平均粒径３００μｍの造粒活性炭を得た。
【００６６】
［評価方法］
実施例１及び比較例３，４で得られた造粒活性炭を５０ｍｌ秤量して内径８０ｍｍのカラムに充填し、JIS S3201「家庭用浄水器試験方法」に準じて、遊離残留塩素濃度２．０ｍｇ／Ｌの水溶液を２．５Ｌ／ｍｉｎで通水し浄化性能を確認した。遊離塩素の浄化性能が８０％に低下するまでに通水できた水量（ろ過能力）を性能とし比較した。
【００６７】
［試験結果］
試験結果を表１に示す。
【表１】
実施例１のバインダーの配合比よりも多い配合比でバインダーを混合した比較例３，４については造粒活性炭が形成されたものの、実施例１のバインダーの配合比と同じ配合比でバインダーを混合した比較例１，２については造粒活性炭が形成されなかった。
また、実施例１のろ過能力は、比較例３のろ過能力の１．５倍、比較例４のろ過能力の１．４倍であった。
【００６８】
［実施例２］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、及び、ラボプラストミルには、実施例１と同じものを用いた。粉砕機には、大阪ケミカル製PM-2005mを高速回転で用いた。造粒機には、アズワン株式会社製PZ-02Rを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー８．０ｇとを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。その後、上記フェノール活性炭８０．０ｇを上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、２００００ｒｐｍで１０分間、破砕した。破砕後の材料５０．０ｇを上記造粒機に入れ、スプレーを用いて最終的に６０．０ｇとなるように水を徐々に加えて造粒を行った。得られた造粒物を８０℃で１時間乾燥させた後、１９０℃で２時間熱処理した。処理後の造粒物を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得た。
【００６９】
［比較例５］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、粉砕機、及び、造粒機には、実施例２と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー８．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、２００００ｒｐｍで１０分間、破砕した。破砕後の材料５０．０ｇを上記造粒機に入れ、スプレーを用いて最終的に６０．０ｇとなるように水を徐々に加えて造粒を行った。得られた造粒物を８０℃で１時間乾燥させた後、１９０℃で２時間熱処理した。処理後の造粒物を振動するふるいに入れたところ、崩れてしまい、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００７０】
［比較例６］
上記比較例５のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例５と同じ処理を行ったが、造粒物を振動するふるいに入れたところ、崩れてしまい、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得ることができなかった。
【００７１】
［比較例７］
第一の活性炭、第二の活性炭、バインダー、ブレンダー、ラボプラストミル、粉砕機、及び、造粒機には、実施例２と同じものを用いた。
上記ヤシ殻系活性炭５．０ｇと上記超高分子量ポリエチレンパウダー２５．０ｇと上記フェノール活性炭８０．０ｇとを同時に上記ブレンダーに入れ、液状分散媒非存在下で室温下、２００ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料を上記ラボプラストミルに入れ、液状分散媒非存在下で２００℃に加熱し、５０ｒｐｍで１０分間、混合した。混合後の材料が室温まで冷却された後、混合後の材料を上記粉砕機に入れて、室温下、２００００ｒｐｍで１０分間、破砕した。破砕後の材料５０．０ｇを上記造粒機に入れ、スプレーを用いて最終的に６０．０ｇとなるように水を徐々に加えて造粒を行った。得られた造粒物を８０℃で１時間乾燥させた後、１９０℃で２時間熱処理した。処理後の造粒物を振動するふるいに入れて分級し、平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得た。
【００７２】
［比較例８］
上記比較例７のブレンダーの混合時間を２０分間に変えた以外、上記比較例７と同じ条件で平均粒径０．８ｍｍの造粒活性炭を得た。
【００７３】
［評価方法］
実施例２及び比較例７，８で得られた造粒活性炭を５０ｍｌ秤量して内径８０ｍｍのカラムに充填し、JIS S3201に準じて、遊離残留塩素濃度２．０ｍｇ／Ｌの水溶液を２．５Ｌ／ｍｉｎで通水し浄化性能を確認した。遊離塩素の浄化性能が８０％に低下するまでに通水できた水量（ろ過能力）を性能とし比較した。
【００７４】
［試験結果］
試験結果を表２に示す。
【表２】
実施例２のバインダーの配合比よりも多い配合比でバインダーを混合した比較例７，８については造粒活性炭が形成されたものの、実施例２のバインダーの配合比と同じ配合比でバインダーを混合した比較例５，６については造粒活性炭が形成されなかった。
また、実施例２のろ過能力は、比較例７のろ過能力の１．５倍、比較例８のろ過能力の１．６倍であった。
【００７５】
以上の実施例により、本発明の製造方法は、バインダーの使用量が少なくて済み、単位体積当たりの吸着活性が向上することが確認された。
【００７６】
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、複数種類の活性炭を併用する場合にバインダーの使用量を少なくする技術等を提供することができる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能であり、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりして本発明を実施することも可能である。従って、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成等も含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１１…第一の活性炭、１２…バインダー、１３…添加剤、
２０…前混合物、２１…第二の活性炭、２２…添加剤、
３０，４０…混合物、５０…粗破砕物、
６０…破砕物、６１…液状分散媒、７０，８０…造粒物、
１００，１０１…造粒活性炭、
Ｃ１…浄水器カートリッジ、
Ｃ２…造粒活性炭充填室、Ｃ３…不織布、Ｃ４…イオン交換繊維、
Ｃ５…中空糸膜収容室、Ｃ６…中空糸膜、
Ｃ１１…入口、Ｃ１２…出口、
Ｓ１…前混合工程、Ｓ２…第二活性炭添加工程、Ｓ３…加熱混合工程、Ｓ４…造粒活性炭形成工程、
Ｓ４１…粗破砕工程、Ｓ４２…ふるい分級工程、
Ｓ４３…破砕工程、Ｓ４４…造粒工程、Ｓ４５…乾燥工程、Ｓ４６…ふるい分級工程。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合する前混合工程と、
得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加える第二活性炭添加工程と、
前記第二の活性炭を少なくとも加えた混合物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合する加熱混合工程と、
混合終了後に混合物を砕いて造粒活性炭を形成する造粒活性炭形成工程とを備えることを特徴とする造粒活性炭の製造方法。
【請求項２】
前記第二活性炭添加工程では、前記前混合工程で得られる混合物に前記第二の活性炭を少なくとも加えて混合することを特徴とする請求項１に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項３】
前記造粒活性炭形成工程では、前記加熱混合工程で得られる混合物を粗破砕し、振動するふるいにより粗破砕物を分級して造粒活性炭を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記造粒活性炭形成工程では、前記加熱混合工程で得られる混合物を破砕し、得られる破砕物に液状分散媒を加えて造粒し、得られる造粒物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度で乾燥させて造粒活性炭を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項５】
前記Ｄ１が１〜５０μｍであり、前記Ｄ２が５〜２０μｍであり、前記繊維状活性炭の平均繊維長が１５〜５００μｍであり、前記Ｄ３が１〜５０μｍである、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項６】
前記バインダーに、平均分子量５０万〜１０００万の熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項７】
前記前混合工程及び前記加熱混合工程の混合を液状分散媒非存在下で行うことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項８】
平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合し、得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加え、前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合し、混合終了後に混合物を砕いて得られる造粒活性炭。
【請求項１】
平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合する前混合工程と、
得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加える第二活性炭添加工程と、
前記第二の活性炭を少なくとも加えた混合物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合する加熱混合工程と、
混合終了後に混合物を砕いて造粒活性炭を形成する造粒活性炭形成工程とを備えることを特徴とする造粒活性炭の製造方法。
【請求項２】
前記第二活性炭添加工程では、前記前混合工程で得られる混合物に前記第二の活性炭を少なくとも加えて混合することを特徴とする請求項１に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項３】
前記造粒活性炭形成工程では、前記加熱混合工程で得られる混合物を粗破砕し、振動するふるいにより粗破砕物を分級して造粒活性炭を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記造粒活性炭形成工程では、前記加熱混合工程で得られる混合物を破砕し、得られる破砕物に液状分散媒を加えて造粒し、得られる造粒物を前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度で乾燥させて造粒活性炭を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項５】
前記Ｄ１が１〜５０μｍであり、前記Ｄ２が５〜２０μｍであり、前記繊維状活性炭の平均繊維長が１５〜５００μｍであり、前記Ｄ３が１〜５０μｍである、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項６】
前記バインダーに、平均分子量５０万〜１０００万の熱可塑性樹脂を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項７】
前記前混合工程及び前記加熱混合工程の混合を液状分散媒非存在下で行うことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の造粒活性炭の製造方法。
【請求項８】
平均粒径Ｄ１の活性炭と、平均繊維径Ｄ２の繊維状活性炭とから選ばれる一種以上の第一の活性炭１００重量部と、平均粒径Ｄ３の固化した熱可塑性のバインダー７〜７０重量部と、を含む素材を混合し、得られる混合物に平均粒径５０〜５００μｍ（Ｄ４とする。ただし、Ｄ４＞Ｄ１、Ｄ４＞Ｄ２、Ｄ４＞Ｄ３。）の第二の活性炭５００〜１００００重量部を少なくとも加え、前記バインダーの軟化温度以上かつ前記バインダーが発火しない温度に加熱して混合し、混合終了後に混合物を砕いて得られる造粒活性炭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１４４５７（Ｐ２０１３−１４４５７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７１９２（Ｐ２０１１−１４７１９２）
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（３９２００８５２９）ヤマハリビングテック株式会社 (349)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１日（２０１１．７．１）
【出願人】（３９２００８５２９）ヤマハリビングテック株式会社 (349)
【Ｆターム（参考）】
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