JPH0621377B2 - 気相法炭素繊維の製造法 - Google Patents
気相法炭素繊維の製造法Info
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- JPH0621377B2 JPH0621377B2 JP60211106A JP21110685A JPH0621377B2 JP H0621377 B2 JPH0621377 B2 JP H0621377B2 JP 60211106 A JP60211106 A JP 60211106A JP 21110685 A JP21110685 A JP 21110685A JP H0621377 B2 JPH0621377 B2 JP H0621377B2
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Landscapes
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- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は有機化合物の熱分解による炭素繊維、特に極く
微細な炭素繊維を効率よく製造する方法に関する。この
炭素繊維にはホイスカーないしホイスカー状のものを含
む。
微細な炭素繊維を効率よく製造する方法に関する。この
炭素繊維にはホイスカーないしホイスカー状のものを含
む。
従来の技術 有機化合物の熱分解によって得られるいわゆる気相法炭
素繊維はFe，Ni等の微粒子を媒介として成長すると云わ
れている。従来の製法には熱分解帯域に置かれた基板
上に微粒子を散布しておき、そこから繊維を成長させる
方法（特公昭５８−22571）、微粒子を浮遊させ、浮
遊中に繊維を生成させる方法がある（特開昭58-180615,
特開昭６０−54998）。
素繊維はFe，Ni等の微粒子を媒介として成長すると云わ
れている。従来の製法には熱分解帯域に置かれた基板
上に微粒子を散布しておき、そこから繊維を成長させる
方法（特公昭５８−22571）、微粒子を浮遊させ、浮
遊中に繊維を生成させる方法がある（特開昭58-180615,
特開昭６０−54998）。
発明が解決しようとする問題点 基板に微粒子を散布しておく方法では成長時間を十分に
とればかなり長い繊維とすることもできるが、平面的に
しか微粒子は利用できず、生産性は低い。また繊維の取
出し等も厄介である。微粒子を浮遊させる方法は成長時
間が限られるため長い繊維を得ることはできないが、空
間全体が利用できること及び連続的に繊維を集めること
ができるので、工業的には有利である。
とればかなり長い繊維とすることもできるが、平面的に
しか微粒子は利用できず、生産性は低い。また繊維の取
出し等も厄介である。微粒子を浮遊させる方法は成長時
間が限られるため長い繊維を得ることはできないが、空
間全体が利用できること及び連続的に繊維を集めること
ができるので、工業的には有利である。
従来の浮遊方式は予じめ用意した微粒子を有機化合物の
熱分解帯域に散布する方法及びFe，Ni等の金属を含んだ
有機化合物を熱分解し、そこから生成するFe，Ni等の微
粒子を利用する方法がある。この微粒子は３００Å以下
程度のものが用いられるが、このように細かくなると粒
子は凝集し易く、数珠状に連なったものが多く、散布浮
遊方式は効率がよくない。
熱分解帯域に散布する方法及びFe，Ni等の金属を含んだ
有機化合物を熱分解し、そこから生成するFe，Ni等の微
粒子を利用する方法がある。この微粒子は３００Å以下
程度のものが用いられるが、このように細かくなると粒
子は凝集し易く、数珠状に連なったものが多く、散布浮
遊方式は効率がよくない。
Fe，Ni等を含んだ有機化合物（有機遷移金属化合物）を
用いる従来の方法はこの化合物を炭素繊維生成帯域に導
いて熱分解し、またその際通常水素等がキャリアガスと
して使用されている。分解される有機遷移金属化合物は
それ単独又はこれにベンゼン等の金属を含まない有機化
合物を加えて炭素繊維の原料としている。しかし前者の
場合高価な有機遷移金属化合物を多量に用いなければな
らないので不利である。また有機遷移金属化合物単独で
は炭素の量に対し、金属の量が多過ぎ、金属粒子の凝集
が進み過ぎて炭素繊維の生成に適する大きさ以上になる
ためか繊維の収量が上らない。後者の場合従来のように
有機遷移金属化合物とそれ以外の有機化合物を混合して
同時に炭素繊維生成帯域で熱分解させると炭素繊維の生
成量が十分でない。気相法炭素繊維においてはFe等の微
粒子の活性，大きさ等が重要な役割をなしていると考え
られ、それらが従来の方法では十分に適合していないこ
とが考えられる。
用いる従来の方法はこの化合物を炭素繊維生成帯域に導
いて熱分解し、またその際通常水素等がキャリアガスと
して使用されている。分解される有機遷移金属化合物は
それ単独又はこれにベンゼン等の金属を含まない有機化
合物を加えて炭素繊維の原料としている。しかし前者の
場合高価な有機遷移金属化合物を多量に用いなければな
らないので不利である。また有機遷移金属化合物単独で
は炭素の量に対し、金属の量が多過ぎ、金属粒子の凝集
が進み過ぎて炭素繊維の生成に適する大きさ以上になる
ためか繊維の収量が上らない。後者の場合従来のように
有機遷移金属化合物とそれ以外の有機化合物を混合して
同時に炭素繊維生成帯域で熱分解させると炭素繊維の生
成量が十分でない。気相法炭素繊維においてはFe等の微
粒子の活性，大きさ等が重要な役割をなしていると考え
られ、それらが従来の方法では十分に適合していないこ
とが考えられる。
本発明の目的はFe等を含む高価な有機化合物の量を少な
くしてできるだけ炭素繊維の収量を上げることにある。
くしてできるだけ炭素繊維の収量を上げることにある。
問題点を解決するための手段 本発明は有機遷移金属化合物の熱分解帯域と炭素繊維生
成帯域を分け、熱分解帯域で分解したガスを繊維生成帯
域に導き、同時にその帯域に有機遷移金属化合物以外の
金属を含まない有機化合物を送入し、その熱分解を行な
い、炭素繊維を生成させる方法である。
成帯域を分け、熱分解帯域で分解したガスを繊維生成帯
域に導き、同時にその帯域に有機遷移金属化合物以外の
金属を含まない有機化合物を送入し、その熱分解を行な
い、炭素繊維を生成させる方法である。
有機遷移金属化合物としてはフェロセン(C5H10)2Fe,ニ
ッケルセン（(C5H10)2Ni），アルキル金属例えば(C4H9)
4Ti，COを含む〔C5H5Fe(CO)2〕2などが挙げられる。
ッケルセン（(C5H10)2Ni），アルキル金属例えば(C4H9)
4Ti，COを含む〔C5H5Fe(CO)2〕2などが挙げられる。
有機遷移金属化合物は５００〜１０００℃で熱分解す
る。分解後金属はいくつか集合して粒子を形成すると考
えられるが、この粒子の大きさ等が繊維の生成に影響す
る。そしてその大きさ等は分解の際の温度に関係してい
ると考えられる。実験によればこの温度範囲で分解した
場合が最も繊維の収量が多い。ここで分解した有機遷移
金属化合物から低分子の炭化水素及び水素、炭素も生ず
ると考えられるが、温度が低いこと及び有機遷移金属化
合物の量も少ないので炭素繊維は殆んど生じない。
る。分解後金属はいくつか集合して粒子を形成すると考
えられるが、この粒子の大きさ等が繊維の生成に影響す
る。そしてその大きさ等は分解の際の温度に関係してい
ると考えられる。実験によればこの温度範囲で分解した
場合が最も繊維の収量が多い。ここで分解した有機遷移
金属化合物から低分子の炭化水素及び水素、炭素も生ず
ると考えられるが、温度が低いこと及び有機遷移金属化
合物の量も少ないので炭素繊維は殆んど生じない。
分解したガスはＨ2等のキャリアガスによって炭素繊維
生成帯域に導かれる。そして炭素繊維生成帯域でベンゼ
ン等の有機化合物と混合される。このベンゼン等の送入
の際キャリアガスを混合してもよい。ベンゼン等の使用
は高価な有機遷移金属化合物の使用量を少なくできる効
果がある。この有機化合物としては、メタン、エタン、
エチレン、ベンゼン、トルエン、ナフタリン、シクロヘ
キサン等の炭化水素、これらの混合物、例えば揮発油、
さらに炭化水素のみでなく分子中にS,O,N,Cl等を含むも
のも使用できる。
生成帯域に導かれる。そして炭素繊維生成帯域でベンゼ
ン等の有機化合物と混合される。このベンゼン等の送入
の際キャリアガスを混合してもよい。ベンゼン等の使用
は高価な有機遷移金属化合物の使用量を少なくできる効
果がある。この有機化合物としては、メタン、エタン、
エチレン、ベンゼン、トルエン、ナフタリン、シクロヘ
キサン等の炭化水素、これらの混合物、例えば揮発油、
さらに炭化水素のみでなく分子中にS,O,N,Cl等を含むも
のも使用できる。
キャリアガスとしてはアルゴン、ヘリウム等の希ガス、
水素、窒素等が用いられるが水素ガスが繊維の収量を増
す上で最も好ましい。
水素、窒素等が用いられるが水素ガスが繊維の収量を増
す上で最も好ましい。
有機遷移金属化合物とそれ以外の有機化合物の使用割合
はモル数にして前者をＡ、後者をＢとするとA/Bが０．
００１〜０．０５の範囲が好ましい。
はモル数にして前者をＡ、後者をＢとするとA/Bが０．
００１〜０．０５の範囲が好ましい。
炭素繊維の生成帯域の温度は一般に気相法炭素繊維で用
いられている１０００〜１３００℃が適する。
いられている１０００〜１３００℃が適する。
炭素繊維生成帯域では金属微粒子は浮遊し、そこから繊
維が生成、成長していくものと考えられる。一例として
成長の速さは１００μｍ/秒前後である。従ってガスの
流速が１０cm/秒程度、浮遊時間にして３〜５秒程度で
３００〜５００μｍの長さの繊維を得ることができる。
その太さは０．０５〜０．１μｍ程度であるから、アス
ペクト比で５０００〜６０００のものが得られる。この
繊維はガスと共に浮遊状態で回収できるので連続的に炉
外に取出すことができ、工程上有利である。
維が生成、成長していくものと考えられる。一例として
成長の速さは１００μｍ/秒前後である。従ってガスの
流速が１０cm/秒程度、浮遊時間にして３〜５秒程度で
３００〜５００μｍの長さの繊維を得ることができる。
その太さは０．０５〜０．１μｍ程度であるから、アス
ペクト比で５０００〜６０００のものが得られる。この
繊維はガスと共に浮遊状態で回収できるので連続的に炉
外に取出すことができ、工程上有利である。
尚、滞留時間、ガス組成及び温度条件を変えることによ
って、任意の太さ、長さの繊維を生成することが可能で
ある。
って、任意の太さ、長さの繊維を生成することが可能で
ある。
本発明において有機遷移金属化合物を予じめ熱分解して
炭素繊維生成帯域に導き、そこで前記以外の金属を含ま
ない有機化合物と混合することにより、何故に繊維の収
率が向上するかは定かでないが、金属の微粒子は前もっ
て形成されているので、微粒子が炭素繊維生成帯域に存
在する時間が長く、かつほぼ一定になるので均一形状の
繊維ができる。また収量的には炭素繊維生成炉入口付近
のＣ濃度の高い所にタイミングよく微粒子が沢山存在す
るので高収率が得られるものと考えられる。
炭素繊維生成帯域に導き、そこで前記以外の金属を含ま
ない有機化合物と混合することにより、何故に繊維の収
率が向上するかは定かでないが、金属の微粒子は前もっ
て形成されているので、微粒子が炭素繊維生成帯域に存
在する時間が長く、かつほぼ一定になるので均一形状の
繊維ができる。また収量的には炭素繊維生成炉入口付近
のＣ濃度の高い所にタイミングよく微粒子が沢山存在す
るので高収率が得られるものと考えられる。
実施例 第１図のような装置を用いて炭素繊維を製造した。図に
おいて１は炭素繊維生成炉、２は有機遷移金属化合物の
熱分解炉（直径２０mm，長さ300mm）である。１１，２
１は夫々ヒーターで炉内を所定の温度に加熱するもので
ある。フェロセンはキャリヤーガスのＨ2ガスとともに
送入口２３より送入した。ベンゼンは炭素繊維生成炉の
１端１２よりＨ2ガスと混合して導入した。
おいて１は炭素繊維生成炉、２は有機遷移金属化合物の
熱分解炉（直径２０mm，長さ300mm）である。１１，２
１は夫々ヒーターで炉内を所定の温度に加熱するもので
ある。フェロセンはキャリヤーガスのＨ2ガスとともに
送入口２３より送入した。ベンゼンは炭素繊維生成炉の
１端１２よりＨ2ガスと混合して導入した。
生成した炭素繊維３３は生成炉の左端１３より捕集器３
に導きフィルター３１により捕集した。ガスは排出口３
２より排出した。
に導きフィルター３１により捕集した。ガスは排出口３
２より排出した。
運転条件及び結果は以下の通り (1)熱分解炉 温 度 ８００〜９００℃ フェロセンの送入量 ０．０３ｇ／分 Ｈ2ガス送入量 １００cc/分 (2)炭素繊維生成炉 温 度 １１５０〜１１７０℃ ベンゼン送入量（気化） ０．５ｇ／分 Ｈ2ガス送入量 ５００cc／分 （フェロセン／ベンゼンのモル比 ０．０３） (3)結果 炭素繊維収得量 ２１ｇ／Hr（収率＊75％） 炭素繊維の形状 太さ0.1μｍ，長さ１〜２mm （顕微鏡観察） （＊収率はベンゼン中の炭素に対するもの） 比較のため、上記と同じ条件で、但しベンゼンを炭素繊
維生成炉に直接送入した結果は収率約60％であった。
維生成炉に直接送入した結果は収率約60％であった。
発明の効果 本発明によれば高価な有機遷移金属化合物の量を少なく
して、しかも炭素繊維の収量を上げることができる。
して、しかも炭素繊維の収量を上げることができる。
第１図は本発明方法の実施に用いられる装置の１例を示
す断面図である。 １……炭素繊維生成炉、２……熱分解炉、１１，２１…
…ヒーター、３……捕集器、３１……網。
す断面図である。 １……炭素繊維生成炉、２……熱分解炉、１１，２１…
…ヒーター、３……捕集器、３１……網。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−27700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−54998（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−76922（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】有機遷移金属化合物を５００〜１０００℃
で熱分解し、分解ガスを１０００〜１３００℃の帯域に
導き、同時に該帯域に前記以外の有機化合物のガスを送
入しながら該帯域で炭素繊維を生成させることを特徴と
する気相法炭素繊維の製造法。 - 【請求項２】有機遷移金属化合物のモル数(Ａ)とそれ以
外の有機化合物のモル数(Ｂ)との容積比A/Bが０．００
１〜０．０５である特許請求の範囲第１項記載の気相法
炭素繊維の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60211106A JPH0621377B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 気相法炭素繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60211106A JPH0621377B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 気相法炭素繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6278217A JPS6278217A (ja) | 1987-04-10 |
| JPH0621377B2 true JPH0621377B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=16600507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60211106A Expired - Lifetime JPH0621377B2 (ja) | 1985-09-26 | 1985-09-26 | 気相法炭素繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621377B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7524479B2 (en) | 2001-06-28 | 2009-04-28 | Showa Denko K.K. | Method for producing vapor grown carbon fiber |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2662413B2 (ja) * | 1988-04-12 | 1997-10-15 | 昭和電工株式会社 | 気相成長炭素繊維の製造方法 |
| JPH07507961A (ja) | 1992-05-22 | 1995-09-07 | ハイピリオン カタリシス インターナショナル インコーポレイテッド | 炭素原繊維の製造方法及びそれに用いられる触媒 |
| US6150446A (en) * | 1997-08-29 | 2000-11-21 | Teijin Limited | Destaticizing thermoplastic resin composition |
| WO2006009316A2 (en) * | 2004-07-23 | 2006-01-26 | Showa Denko K.K. | Production method of vapor-grown varbon fiber and apparatus therefor |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6027700A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-12 | Showa Denko Kk | 気相法炭素繊維の製造法 |
| US4572813A (en) * | 1983-09-06 | 1986-02-25 | Nikkiso Co., Ltd. | Process for preparing fine carbon fibers in a gaseous phase reaction |
| JPS61132630A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-20 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 炭素質繊維 |
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| JPS61225329A (ja) * | 1985-03-23 | 1986-10-07 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 炭素質短繊維の製造法 |
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1985
- 1985-09-26 JP JP60211106A patent/JPH0621377B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| US7524479B2 (en) | 2001-06-28 | 2009-04-28 | Showa Denko K.K. | Method for producing vapor grown carbon fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6278217A (ja) | 1987-04-10 |
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