JPH06173119A - 分子篩炭素繊維の製造方法 - Google Patents

分子篩炭素繊維の製造方法

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JPH06173119A
JPH06173119A JP4324293A JP32429392A JPH06173119A JP H06173119 A JPH06173119 A JP H06173119A JP 4324293 A JP4324293 A JP 4324293A JP 32429392 A JP32429392 A JP 32429392A JP H06173119 A JPH06173119 A JP H06173119A
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fiber
carbon fiber
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substance
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JP4324293A
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Atsushi Kosaka
淳 小坂
Tomohiko Nakanishi
友彦 中西
Kenji Takigawa
賢司 瀧川
Minoru Hatano
実 波多野
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Denso Corp
Soken Inc
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Nippon Soken Inc
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、窒素/酸素分離用分子篩炭素繊維
の製造方法に関し、細孔径をより厳密に制御することに
よって分離性能を更に向上させることを目的とする。 【構成】 石油残渣あるいは石炭残渣から溶融紡糸され
た生繊維中に、その炭化工程において繊維外へ放出され
得る物質を補足させた後、熱処理により生繊維を炭化さ
せると共に上記補足物質を繊維外へ放出させ外表面に直
接開口した多数の細孔を形成して前駆体炭素繊維とし、
この細孔内に炭化可能な有機物質を担持させた後に熱処
理することにより細孔内に担持された有機物質を炭化さ
せるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素/酸素分離用分子
篩炭素繊維の製造方法に関し、より詳しくは、分子篩炭
素繊維の細孔径制御を向上させた製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】分子篩炭素は既に圧力スイング吸着法
(PSA法)に基づく空気分離用、炭化水素分離用とし
て実用化されているが、粒状炭であるため、その構造に
由来して比較的高い吸着圧力と脱着真空度を必要とする
上、圧力スイングにより粉化する恐れもある。
【0003】本発明者らは、このような欠点のある粒状
炭に代わる分子篩として、特公平第3−80055号公
報において分子篩炭素繊維を既に提案している。この分
子篩炭素繊維は粒状炭と比べて優れた分離性能を有する
ばかりでなく、非常に簡便且つ安価に製造できるという
利点をも併せ持つものである。しかし、その製法には細
孔径を制御するという点で改善の余地がまだ残されてお
り、それによって分離性能が更に向上する可能性があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、細孔径をよ
り厳密に制御することができ、それによって分子篩炭素
繊維の分離性能を更に向上させることができる窒素/酸
素分離用分子篩炭素繊維の製造方法を提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の分子篩炭素繊維の製造方法は、石油残渣
あるいは石炭残渣を原料として常法により生繊維を溶融
紡糸する工程、得られた生繊維中に、下記生繊維炭化工
程において繊維外へ放出され得る物質を補足させる工
程、上記補足物質を含む生繊維を熱処理することによ
り、該生繊維を炭化させると共に上記補足物質を繊維外
へ放出させ外表面に直接開口した多数の細孔を形成する
工程、得られた前駆体炭素繊維の上記細孔内に、炭化可
能な有機物質を担持させる工程、および上記前駆体炭素
繊維を熱処理することにより、上記細孔内に担持された
有機物質を炭化させる工程を含むことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明においては、補足物質が生繊維外へ放出
される際に形成された細孔内に、炭化可能な有機物質を
担持させた後これを炭化することにより、一端形成され
た細孔の径を実質的に縮小させ、窒素/酸素分子篩の最
適値と考えられている4Å程度の近くに細孔径を制御す
る。
【0007】以下に、添付図面を参照して、実施例によ
り本発明を更に詳細に説明する。
【0008】
【実施例】
〔実施例1〕紡糸原料としてナフサ熱分解ピッチを熱処
理して得られたピッチを用い、常法に従って溶融紡糸し
て直径10〜12μmの生繊維を形成し、これを空気中
において昇温速度2℃/分で300℃まで昇温して2時
間保持した。その後不活性雰囲気中において昇温速度1
0℃/分で1050℃まで昇温して10分間保持した
後、冷却して前駆体炭素繊維を得た。
【0009】次に、前駆体炭素繊維150gを1.0wt
%のレゾルシン水溶液1500mlに浸漬させた後、前
駆体炭素繊維とレゾルシンとを濾別した。この前駆体炭
素繊維を110℃で5時間乾燥させた後、昇温速度10
℃/分で600℃まで昇温して15分間保持した後、冷
却して分子篩炭素繊維を得た。得られた本発明の分子篩
炭素繊維の特性を調べた結果を図1および図2にグラフ
で示す。なお両図には比較のために、レゾルシンの浸漬
担持を行わない前駆体炭素繊維についても従来例として
併せて示した。
【0010】図1はメタンおよび炭酸ガスの吸着量を圧
力に対して示したものであり、本発明の分子篩炭素繊維
は従来例に比較してメタンの吸着量が減少しており、実
質的な細孔径が最適値である約4Åに近づいたことが分
かる。また図2はPSA式窒素発生器を用いて調べた窒
素/酸素分離性能を示したものであり、本発明の分子篩
炭素繊維は従来例に比較して分離性能が著しく向上して
いることが分かる。
【0011】〔実施例2〕実施例1と同様の処理により
得られた前駆体炭素繊維150gを3.0wt%のフルフ
リルアルコール水溶液1500mlに浸漬させ、前駆体
炭素繊維とフルフリルアルコールとを濾別した。この前
駆体炭素繊維を110℃で5時間乾燥させた後、昇温速
度10℃/分で600℃まで昇温して15分間保持した
後、冷却して分子篩炭素繊維を得た。
【0012】得られた分子篩炭素繊維について実施例1
と同様な特性試験を行ったところ、実施例1と同様に細
孔径の最適化による分離性能の向上が確認された。以上
の実施例とは別に、レゾルシン水溶液およびフルフリル
アルコール水溶液の最適濃度範囲を調べるために、それ
ぞれ下記の実験を行った。 <レゾルシン水溶液の最適濃度範囲>実施例1と同様の
処理を行い、レゾルシン濃度のみを種々に変化させ、各
濃度に対応する分子篩炭素繊維の窒素/酸素分離性能を
調べた結果を図3にグラフで示す。
【0013】レゾルシン濃度0.5wt%未満では細孔内
に担持されるレゾルシンの量が少ないため、分離性能の
向上効果は少なく、反対に3wt%を超えると細孔内に担
持されるレゾルシンの量が多すぎて細孔径が小さくなり
分離性能の向上効果は低下する。したがって、最適なレ
ゾルシン濃度範囲は0.5wt%〜3wt%である。 <フルフリルアルコール水溶液の最適濃度範囲>実施例
1と同様の処理を行い、フルフリルアルコール濃度のみ
を種々に変化させ、各濃度に対応する分子篩炭素繊維の
窒素/酸素分離性能を調べた結果を図4にグラフで示
す。レゾルシンの場合と同様の理由により、最適なフル
フリルアルコール濃度範囲は1〜5wt%であることが分
かった。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の分子篩炭
素繊維の製造方法によれば、細孔径の制御をより厳密に
制御することができ、それによって窒素/酸素分離性能
を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明および従来の分子篩炭素繊維について圧
力と吸着量との関係を比較して示すグラフである。
【図2】本発明および従来の分子篩炭素繊維についてP
SA式窒素発生器による窒素発生量と分離後の窒素濃度
との関係を比較して示すグラフである。
【図3】細孔内への担持に用いたレゾルシン水溶液の濃
度と、レゾルシンを細孔内に担持した分子篩炭素繊維に
よる分離後の酸素濃度との関係を示すグラフである。
【図4】細孔内への担持に用いたフルフリルアルコール
水溶液の濃度と、フルフリルアルコールを細孔内に担持
した分子篩炭素繊維による分離後の酸素濃度との関係を
示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C01B 21/04 D 31/02 101 A 31/08 Z C04B 38/06 G D01F 11/14 (72)発明者 瀧川 賢司 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 波多野 実 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石油残渣あるいは石炭残渣を原料として
    常法により生繊維を溶融紡糸する工程、 得られた生繊維中に、下記生繊維炭化工程において繊維
    外へ放出され得る物質を補足させる工程、 上記補足物質を含む生繊維を熱処理することにより、該
    生繊維を炭化させると共に上記補足物質を繊維外へ放出
    させ外表面に直接開口した多数の細孔を形成する工程、 得られた前駆体炭素繊維の上記細孔内に、炭化可能な有
    機物質を担持させる工程、および上記前駆体炭素繊維を
    熱処理することにより、上記細孔内に担持された有機物
    質を炭化させる工程を含むことを特徴とする分子篩炭素
    繊維の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記有機物質としてレゾルシンまたはフ
    ルフリルアルコールを用いることを特徴とする請求項1
    に記載の分子篩炭素繊維の製造方法。
  3. 【請求項3】 濃度0.5〜3wt%のレゾルシン水溶液
    または濃度2〜4wt%のフルフリルアルコール水溶液中
    に前記前駆体炭素繊維を浸漬することにより、前記細孔
    内への担持を行うことを特徴とする請求項1または2に
    記載の分子篩炭素繊維の製造方法。
  4. 【請求項4】 細孔内に前記有機物質を担持した前駆体
    炭素繊維を、不活性雰囲気中で550〜650℃に加熱
    することにより、上記細孔内の有機物質を炭化させるこ
    とを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記
    載の分子篩炭素繊維の製造方法。
JP4324293A 1992-12-03 1992-12-03 分子篩炭素繊維の製造方法 Withdrawn JPH06173119A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009062268A (ja) * 2007-08-09 2009-03-26 Tokyo Gas Co Ltd 分子篩炭素及びその製造方法
KR102012429B1 (ko) * 2018-02-09 2019-11-04 한국과학기술연구원 기계적 특성 및 전기적 특성이 개선된 탄소나노튜브섬유 및 그 제조방법
WO2024262401A1 (ja) 2023-06-23 2024-12-26 株式会社クラレ 分子篩炭の再生方法

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