JPH07166431A

JPH07166431A - 気相成長炭素繊維の製造方法

Info

Publication number: JPH07166431A
Application number: JP22796294A
Authority: JP
Inventors: Takashi Osaki; 孝大崎; Koji Murai; 剛次村井
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1993-09-22
Filing date: 1994-09-22
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【構成】請求項１に記載の発明は、炭素化合物を含有
する素繊維生成用原料と金属化合物とを加熱する第一工
程と、多環式芳香族炭化水素化合物およびその誘導体か
らなる群より選択される少なくとも一種を含有する素繊
維成長用原料と前記素繊維とを加熱する第２工程とを有
することを特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法であ
り、【効果】この発明によると、高収率かつ短時間で効率
よく、高品質の気相成長炭素繊維を製造することのでき
る、工業上有利な気相成長炭素繊維の製造方法を提供す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、気相成長炭素繊維の
製造方法に関し、更に詳しくは、高収率かつ短時間で効
率よく、高品質の気相成長炭素繊維を製造することがで
きる気相成長炭素繊維の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】気相成長
炭素繊維は、縮合環状の炭素面が繊維軸に平行に、しか
も繊維軸を中心とする年輪状に発達した構造を有する特
殊な不連続繊維であり、高機械的強度、高弾性等の優れ
た特性を有する。そのため、これをプラスチック、セラ
ミックス、ゴム、金属等の各種のマトリックス材料と複
合することにより、宇宙航空機用素材、電子・電気材
料、スポーツ・レジャー関連素材等を初めとする広い分
野に好適な複合材料を得ることの研究・開発が近年盛ん
に行なわれている。

【０００３】ところで、かかる気相成長炭素繊維を製造
する方法としては、例えば、触媒である金属化合物と炭
化水素とを高温で反応させることにより、効率よく大量
に気相成長炭素繊維を製造する方法が知られている。と
ころが、前記方法により得られる気相成長炭素繊維は微
細な素繊維であるので、充分な大きさを有する気相成長
炭素繊維を得るには、更にこの素繊維を成長させること
が必要となる。

【０００４】実用上十分な大きさを有する気相成長炭素
繊維を製造する方法として、従来、例えば、第一工程に
おいて素繊維を生成させ、第二段工程において素繊維を
太さ成長させる、２段階方式による方法が提案されてい
る。

【０００５】しかしながら、第二工程においては、太さ
成長速度を向上させるために、炭素源となる有機炭素濃
度や反応温度を高くする方法も考えられるが、この場
合、得られる気相成長炭素繊維にススが発生してしま
い、高品質の気相成長炭素繊維を製造することができな
いという問題がある。したがって、十分な大きさを有す
ると共に高品質の気相成長炭素繊維を効率よく製造する
方法は提供されていないのが現状である。

【０００６】この発明は前記問題を解決すると共に、高
収率かつ短時間で効率よく、十分な大きさを有する高品
質の気相成長炭素繊維を製造することができる、工業上
有利な気相成長炭素繊維の製造方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【前記課題を解決するための手段】この発明は、前記問
題を解決すべくこの発明者らが鋭意検討した結果、素繊
維を成長させる際に特定の原料を使用すると、太さ成長
速度だけでなく炭素収率をも向上させることができ、十
分な大きさを有する高品質の気相成長炭素繊維を短時間
で効率よく製造することができることを見出し、到達し
たものである。

【０００８】すなわち、この発明は、炭素化合物を含有
する素繊維生成用原料と金属化合物とを加熱して素繊維
を生成する第一工程と、この第一工程で生成した素繊維
と多環式芳香族炭化水素化合物およびその誘導体からな
る群より選択される少なくとも一種とを加熱して素繊維
を太さ方向に成長させる第二工程とを有することを特徴
とする気相成長炭素繊維の製造方法である。

【０００９】この発明の更に具体的な態様を以下に列挙
する。

【００１０】この発明の第１の態様は、多環式芳香族炭
化水素化合物を除く炭素化合物を含有する素繊維生成用
原料と金属化合物とを加熱して素繊維を生成する第一工
程と、この第一工程で生成した素繊維と多環式芳香族炭
化水素化合物およびその誘導体からなる群より選択され
る少なくとも一種とを加熱して素繊維を太さ方向に成長
させる第二工程とを有することを特徴とする気相成長炭
素繊維の製造方法であり、この発明の第２の態様は、前
記請求項１または前記第１の態様において、第１工程で
使用される炭素化合物が飽和脂肪族炭化水素類、不飽和
脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類（ただし、多環式
芳香族炭化水素を除く。）、環式炭化水素類、一酸化炭
素および二酸化炭素よりなる群から選択される少なくと
も一種であることを特徴とする気相成長炭素繊維の製造
方法であり、この発明の第３の態様は、前記請求項１、
前記第１の態様および第２の態様のいずれかにおいて、
第一工程で使用される炭素化合物が芳香族炭化水素類
（ただし、多環式芳香族炭化水素を除く。）であること
を特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法であり、この
発明の第４の態様は、前記請求項１および前記第１〜第
３の態様のいずれかにおいて、第一工程で使用される炭
素化合物がベンゼン、トルエンおよびキシレンよりなる
群から選択される少なくとも一種であることを特徴とす
る気相成長炭素繊維の製造方法であり、この発明の第５
の態様は、前記請求項１および前記第１〜第４の態様の
いずれかにおいて、第一工程で、前記炭素化合物がキャ
リヤーガスと共に反応に供されることを特徴とする気相
成長炭素繊維の製造方法であり、この発明の第６の態様
は、前記請求項１および前記第１〜第５の態様のいずれ
かにおいて、第一工程で使用される金属化合物がメタロ
センであることを特徴とする気相成長炭素繊維の製造方
法であり、この発明の第７の態様は、前記請求項１およ
び前記第１〜第６の態様のいずれかにおいて、第一工程
で使用される金属化合物が、有機金属化合物、金属イオ
ウ化合物および無機金属化合物よりなる群から選択され
る少なくとも一種であり、好ましくは有機金属化合物で
あり、更に好ましくはメタロセンであることを特徴とす
る気相成長炭素繊維の製造方法であり、この発明の第８
の態様は、前記請求項１および前記第１〜第７の態様の
いずれかにおいて、第一工程における金属化合物は、炭
素化合物に対するその金属化合物の濃度が０．１〜１０
モル％、好ましくは０．５〜３モル％であることを特徴
とする気相成長炭素繊維の製造方法であり、この発明の
第９の態様は、前記請求項１および前記第１〜第８の態
様のいずれかにおいて、前記第一工程において前記炭素
化合物がキャリヤーガスと共に反応に供されるときに、
前記キャリヤガスに対する前記炭素化合物の濃度が、３
〜３０モル％、好ましくは５〜１０モル％であることを
特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法であり、この発
明の第１０の態様は、前記請求項１および前記第１〜第
９の態様のいずれかにおいて、第一工程における素繊維
生成用原料と金属化合物とを加熱する条件として、加熱
温度範囲が５００〜１，３００℃、好ましくは１，０５
０〜１，２００℃であり、加熱時間が０．１〜６０分、
好ましくは１〜１０分であることを特徴とする気相成長
炭素繊維の製造方法であり、この発明の第１１の態様
は、前記請求項１および前記第１〜第１０の態様のいず
れかにおいて、第二工程における多環式芳香族炭化水素
化合物およびその誘導体からなる群より選択される少な
くとも一種がキャリヤガスと共に供されることを特徴と
する気相成長炭素繊維の製造方法であり、この発明の第
１２の態様は、前記請求項１および前記第１〜第１１の
態様のいずれかにおいて、多環式芳香族炭化水素化合物
がナフタレン、フェナントレン、アントラセン、ピレ
ン、ナフタセン、クリセン、ピセン、テトラリン、トリ
フェニレン、ペリレン、ベンゾピレン、コロネンおよび
オバレンよりなる群から選択される少なくとも一種であ
ることを特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法であ
り、この発明の第１３の態様は、前記請求項１および前
記第１〜第１１の態様のいずれかにおいて、多環式芳香
族炭化水素化合物がナフタレン、フェナントレン、アン
トラセンおよびこれらの誘導体よりなる群から選択され
る少なくとも一種であることを特徴とする気相成長炭素
繊維の製造方法であり、この発明の第１４の態様は、前
記請求項１および前記第１〜第１３の態様のいずれかに
おいて、第二工程において、第一工程で得られた素繊維
と多環式芳香族炭化水素化合物およびその誘導体よりな
る群から選択される少なくとも一種である太さ成長用原
料を含有する有機溶媒溶液をガス化してなる原料ガスと
素繊維とを加熱することを特徴とする気相成長炭素繊維
の製造方法であり、この発明の第１５の態様は、前記第
１４の態様において、有機溶媒溶液中の多環式芳香族炭
化水素化合物およびその誘導体よりなる群から選択され
る少なくとも一種の濃度が１〜８０モル％、好ましくは
１０〜８０モル％、更に好ましくは５０〜８０モル％で
あることを特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法であ
り、この発明の第１６の態様は、前記第１４および第１
５のいずれかの態様において、前記原料ガスがキャリヤ
ガスと共に供されることを特徴とする気相成長炭素繊維
の製造方法であり、この発明の第１７の態様は、前記第
１６の態様において、キャリヤガスに対する多環式芳香
族炭化水素化合物およびその誘導体よりなる群から選択
される少なくとも一種の濃度が０．５〜３０モル％、好
ましくは１〜１０モル％、更に好ましくは１〜１０モル
％、特に好ましくは３〜５モル％であることを特徴とす
る気相成長炭素繊維の製造方法であり、この発明の第１
８の態様は、前記請求項１および第１〜第１７のいずれ
かの態様において、素繊維と多環式芳香族炭化水素化合
物およびその誘導体からなる群より選択される少なくと
も一種とを加熱する条件として、加熱温度が５００〜
１，３００℃、好ましくは１，０５０〜１，２００℃で
あり、加熱時間が１分〜１０時間、好ましくは１０分〜
３時間であり、更に好ましくは１〜２時間であることを
特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法である。

【００１１】以下、この発明につき詳細に説明する。

【００１２】（第一工程）この発明の方法では、第一工
程において、素繊維生成用原料である炭素化合物と金属
化合物とを加熱して素繊維を生成する。

【００１３】前記炭素化合物としては、例えば、特開昭
６０−５４９９８号、特開昭６０−５４９９９号、特開
昭６０−１８１３１９号、特開昭６０−１８５８１８
号、特開昭６０−２２４８１５号、特開昭６０−２２４
８１６号、特開昭６１−３４２２１号の各公報に記載の
炭素化合物を使用することができる。具体的には、メタ
ン、ペンタン等の飽和脂肪族炭化水素類、ペンテン、ヘ
キセン、オクテン、ブタジエン等の不飽和脂肪族炭化水
素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、ア
ントラセン等の芳香族炭化水素類、シクロペンタン、シ
クロヘキサン、ジシクロペンタジエン、ジシクロペンタ
ジエニル等の環式炭化水素類、ならびに一酸化炭素およ
び二酸化炭素等を好適例として挙げることができる。こ
れらは、一種単独で用いてもよいし、また二種以上を併
用してもよい。なお、これらの炭素化合物は、その分子
中にＰ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ、ハロゲン等の一種または二種
以上の原子を含有していてもよい。

【００１４】前記炭素化合物の中でも好ましいのは芳香
族炭化水素類であり、更に好ましいのは多環式芳香族炭
化水素化合物を除く芳香族炭化水素類であり、特に好ま
しいのはベンゼン、トルエン、キシレンなどの置換基を
有していても良い単環式芳香族炭化水素化合物である。
金属化合物の存在する第一工程において多環式芳香族炭
化水素化合物を炭素化合物として使用すると、煤やアモ
ルファスカーボンなどの生成があり、このような副生物
が粗繊維物と共に第二工程に持ち込まれると、第二工程
において煤やアモルファスカーボンなどがそのまま成長
してしまうので、製品中の気相成長炭素繊維の生成割合
が低下すると言う好ましくない事態を生じることがあ
る。

【００１５】前記金属化合物としては、金属と炭素結合
を有する有機金属化合物、例えばメタロセン、メタルカ
ルボニル、アルキルメタル、アリル錯体、メタルアセチ
ル化合物、π−コンプレックス、キレート型化合物等、
金属と酸素結合を有する金属化合物、例えばβ−ジケト
ンメタル、β−ケトエステルメタル化合物、メタルアル
コキサイド、メタルカルボン酸化合物、メタルスルホン
酸塩化合物等、金属とイオウとの結合を有する金属イオ
ウ化合物、例えばチオアルコキサイドメタル化合物等、
および、金属と無機化合物とからなる無機金属化合物、
例えばＦｅＣｌ₃ 、Ｆｅ（ＮＯ）₄ 、Ｃｏ（ＮＯ）₂ Ｃ
ｌ等を挙げることができる。これらの金属化合物におけ
る金属としては、遷移金属が好ましく、特に、周期律表
第ＶＩＩＩ族の鉄、ニッケル、コバルトが好ましい。

【００１６】前記炭素化合物は、通常、ガス状態でキャ
リアガスと共に使用される。もし、炭素化合物のいずれ
かが通常の条件下で固体であるときには、固体の炭素化
合物を適宜の溶媒に溶解して得られた溶媒溶液を噴霧状
態にしキャリヤーガスと共に、あるいはキャリヤーガス
とは独立に、あるいはキャリヤーガスを全く使用しない
で、噴霧状態の溶媒溶液を反応管に供給するようにして
もよい。

【００１７】前記キャリアガスとしては、例えば、ヘリ
ウム、アルゴン、キセノン、水素、窒素、アンモニア、
硫化水素、二酸化窒素等を挙げることができる。これら
はその一種単独で用いても、あるいは二種以上を混合し
て用いてもよい。前記炭素化合物は、更にこの発明の目
的を阻害しない範囲で、適宜に他の化合物と混合して使
用されることができる。

【００１８】前記炭素化合物に対する前記金属化合物の
濃度としては、通常０．１〜１０モル％であり、好まし
くは０．５〜３モル％である。前記濃度が０．１モル％
未満であると、素繊維が生成しないことがある。一方、
１０モル％を越えても、素繊維が生成しないことがある
ことがある。なお、場合に応じて、０．１モル％、０．
５モル％および実施例に記載された濃度値のいずれかを
下限値とし、３モル％、１０モル％および実施例に記載
された濃度値のいずれかを上限値とする濃度範囲を採用
することもできる。

【００１９】前記第一工程でキャリヤーガスを使用する
場合、前記キャリアガスに対する前記炭素化合物の濃度
は、通常３〜３０モル％であり、好ましくは５〜１０モ
ル％である。前記濃度が、３モル％未満であると素繊維
が生成しないことがある。一方、３０モル％を越える
と、ススが混入することがある。なお、場合に応じて、
３モル％、５モル％および実施例に記載された濃度値の
いずれかを下限値とし、１０モル％、３０モル％および
実施例に記載された濃度値のいずれかを上限値とする濃
度範囲を採用することもできる。

【００２０】前記第一工程における反応時間としては、
通常０．１〜６０分であり、好ましくは１〜１０分であ
り、更に好ましくは２〜５分である。前記反応時間が、
０．１分未満であると、素繊維の生成が十分でないこと
がある。一方、６０分を越えると、アモルファスカーボ
ンの付着が著しく高品質の素繊維を得ることができなく
なることがある。

【００２１】前記第一工程における加熱温度としては、
通常５００℃〜１，３００℃、好ましくは１，０５０℃
〜１，２００℃である。前記加熱温度が５００℃未満で
あると、素繊維の生成が十分でないことがある。一方、
１，３００℃を越えると、ススの発生量が増加するとい
う不都合を生じることがある。

【００２２】前記第一工程は、前記素繊維生成用原料で
ある炭素化合物と前記金属化合物とを反応させて素繊維
を成長させることができれば、それ自体公知の反応管、
反応器、反応装置等において行なうことができる。

【００２３】以上の第一工程においては、金属化合物に
おける金属が触媒になり、しかもこの金属を核として素
繊維がその繊維方向に成長する。したがって、得られる
この素繊維は、通常、片末端あるいは両端に金属化合物
を取り込んでおり、その直径は、通常０．０１〜０．５
μｍであり、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）は、通常２〜１
０，０００である。

【００２４】また、別の観点よりすると、この第一工程
では、直径が０．０１〜０．５μｍ、好ましくは０．０
５〜０．３μｍであり、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）が通常
２〜１０，０００、好ましくは１０〜２００である素繊
維を製造するのが好ましい。このように繊維方向に成長
してなる素繊維を次の第二工程において素繊維の太さ方
向における成長を遂げて所望の直径およびアスペクト比
を有する気相成長炭素繊維を得ることができる。

【００２５】（第２工程）前記第一工程で得られた素繊
維は前述のような直径を有している。この直径範囲より
も更に大きな直径を有する気相成長炭素繊維を得るに
は、前記第一工程における加熱時間を更に長期化した
り、あるいは炭素化合物の反応量を多くするのがよいの
であるが、そうするとアモルファスカーボンなどの不純
物の生成が著しくて、高品質の気相成長炭素繊維を得る
ことができないことがある。そこで、この発明において
は、以下に説明する第２工程を設けて前記素繊維の径方
向（太さ方向）における成長を促す。

【００２６】この発明の方法における第２工程では、多
環式芳香族炭化水素化合物およびその誘導体からなる群
より選択される少なくとも一種を含有する太さ成長用原
料と、前記第一工程で生成した素繊維とを加熱すること
により、前記素繊維を成長させる。なお、この発明にお
いては、第二工程に供給される素繊維は第１工程におい
て生成し、更に太さ方向に成長してなる素繊維であって
も良い。

【００２７】もっとも、第一工程で生成する素繊維を更
に第一工程で太さ方向に成長させてから第二工程でその
素繊維（この素繊維は太さ方向に若干成長している。）
を更に太さ方向に成長させる場合（前者）と、第一工程
で生成する素繊維を太さ方向に成長させずに第二工程に
供給し、第二工程でその素繊維を太さ方向に成長させる
場合（後者）とを比較すると、後者の方が優れている。

【００２８】というのは、第一工程では金属化合物の熱
分解による触媒粒子の生成と触媒粒子を利用した素繊維
の生成といった複雑な反応が進行する。第一工程で生成
する素繊維その太さ方向に成長させると、触媒粒子の失
活が生じて同時にススやアモルファスカーボンなどの不
純物が生成する。一方第二工程は素繊維上への炭素のＣ
ＶＤ反応が生じて単純である。ところが、第一工程で生
成した不純物が第二工程に持ち込まれることにより第二
工程で得られる気相成長炭素繊維の品質の低下を生じる
ことがあるからである。また、前者よりも後者が優れて
いる理由としては次のようにも考えられる。すなわち、
第一工程で素繊維を生成する場合、素繊維の繊維方向の
成長と太さ方向の成長が見られる。したがって、第一工
程で繊維方向の成長と太さ方向の成長とが同時に進行す
ると、Ｌ／Ｄのバラついた素繊維が得られてしまい、Ｌ
／Ｄのバラついた素繊維を第二工程で太さ方向に成長さ
せるとますますＬ／Ｄがバラついて意図する気相成長炭
素繊維を得ることができなくなることがあるからであ
る。

【００２９】前記太さ成長用原料に含まれる多環式芳香
族炭化水素化合物およびその誘導体としては、例えば、
ナフタレン、フェナントレン、アントラセン、ピレン、
ナフタセン、クリセン、ピセン、テトラリン、トリフェ
ニレン、ペリレン、ベンゾピレン、コロネン、オバレン
等の多環式芳香族炭化水素化合物、およびこれら誘導体
を挙げることができる。この発明においては、前記太さ
成長用原料がこれらの群から選択される少なくとも一種
を含有することが必要である。なお、これらは一種単独
で用いてもよく、あるいは二種以上を組合せて用いても
よい。これらの中でも好ましいのは、ナフタレン、フェ
ナントレン、アントラセン、およびこれらの誘導体であ
る。

【００３０】前記多環式芳香族炭化水素化合物およびそ
の誘導体は、通常、室温で固体である場合が多いので、
かかる場合には、これらをそれ自体公知の有機溶媒に溶
解して使用することができる。なお、前記太さ成長用原
料には、更にこの発明の目的を阻害しない範囲で、適宜
に他の化合物を混合してもよい。

【００３１】前記有機溶媒としては、前記多環式芳香族
炭化水素化合物を溶解することのできるものであれば特
に制限がなく、好ましいのは例えば、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の単環式芳香族炭化水素を挙げることが
できる。

【００３２】前記有機溶媒に対する前記太さ成長用原料
の濃度としては、通常１〜８０モル％であり、好ましく
は１０〜８０モル％、更に好ましくは５０〜８０モル％
である。前記濃度が１モル％未満であると、素繊維の太
さ成長速度を向上させることができないことがある。一
方、８０モル％を越えると、炭化水素化合物が析出する
ことがある。

【００３３】もっとも、この第二工程では、有機溶媒等
を使用せずに多環式炭化水素化合物またはその誘導体よ
りなる群より選択される少なくとも一種のみと素繊維と
を加熱するのが好ましい。有機溶媒等が存在すると、加
熱によりスス等を発生する恐れがあるからである。

【００３４】なお、前記太さ成長用原料は、通常、気体
状の原料ガスとして、キャリアガスと共に使用される。
前記キャリアガスとしては、上述したものを使用するこ
とができる。また、この発明の目的を阻害しない範囲
で、適宜に他の化合物を更に混合して使用することがで
きる。

【００３５】前記第２工程における、キャリアガスに対
する太さ成長用原料の濃度としては、通常０．５〜３０
モル％であり、好ましくは１〜１０モル％であり、更に
好ましくは３〜５モル％である。前記濃度が０．５モル
％未満であると、太さ方向の成長が十分でないことがあ
る。一方、３０モル％を越えると、ススが生じることが
ある。

【００３６】前記第２工程における反応時間としては、
通常１分〜１０時間であり、好ましくは１０分〜５時間
であり、更に好ましくは３０分〜３時間である。前記反
応時間が１分未満であると、素繊維の成長が十分でない
ことがある。一方、１０時間を越えると、繊維同士の接
着が起こることがある。

【００３７】前記第２工程における加熱温度としては、
通常５００℃〜１，３００℃、好ましくは８００℃〜
１，２００℃である。前記加熱温度が５００℃未満であ
ると、素繊維の成長が十分でないことがある。一方、
１，３００℃を越えると、ススの発生量が増加し気相成
長炭素繊維の品質を低下させるという不都合を生じるこ
とがある。また、水素ガスと窒素やアルゴンとでは条件
が異なり、水素ガスをキャリヤガスに用いるときには、
高めの温度が好ましく、窒素やアルゴンなどをキャリヤ
ガスに用いるときには、低めの温度が好ましい。

【００３８】前記第２工程は、前記太さ成長用原料と第
一工程において生成した素繊維とを反応させることがで
きれば、それ自体公知の反応管、反応器、反応装置等に
おいて行なうことができる。

【００３９】以上の第２工程により、十分な大きさを有
する気相成長炭素繊維が生成する。この気相成長炭素繊
維の直径は、通常０．５〜８μｍであり、アスペクト比
は、通常２〜５００である。なお、第２工程における素
繊維の太さ成長速度は、通常１〜３μｍ／ｈである。

【００４０】この発明においては、前記第一工程と前記
第２工程とを連続して行なっても、あるいはその間に休
止時間を設けてもよい。また、前記第一工程と前記第２
工程とを、同じ反応器等で行なっても、あるいは異なる
反応器等で行なってもよい。

【００４１】次に、この発明の気相成長炭素繊維の製造
方法につき図面を参照しながら更に詳細に説明する。

【００４２】図１は、この発明の気相成長炭素繊維の製
造方法の一例を示している。キャリアガス供給ライン３
より供給されるキャリアガスは、素繊維生成用原料タン
ク６から素繊維生成用原料供給ポンプ４により送り出さ
れた素繊維生成用原料と共に、加熱炉２により５００℃
〜１，３００℃に加熱された反応管１に、上記の第一工
程の反応時間、連続的に供給され、反応管１内に素繊維
を生成する。反応管１を通ったガスは排気ライン８より
排気される。次いで、加熱炉２により反応管１の中の温
度を保ったまま、反応管１に素繊維成長用原料タンク７
から太さ成長用原料供給ポンプ５により送り出された太
さ成長用原料と供給ライン３より供給されるキャリアガ
スとを、上記の第２工程の反応時間、連続的に供給し、
反応管１内に存在する素繊維を成長させる。反応管１を
通ったガスは排気ライン８より排気される。

【００４３】以上の反応により、反応管２内に十分に太
さの成長した気相成長炭素繊維が生成する。

【００４４】

【実施例】以下にこの発明の実施例を示すが、この発明
はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

【００４５】（実施例１）気相成長炭素繊維を以下に示
す条件で生成させたところ、第２工程での収率は４０％
であり、太さ成長速度は２μｍ／ｈであった。また、生
成物をＳＥＭにより観察したところ、炭素繊維の割合は
９５％であった。得られた気相成長炭素繊維の直径は２
μｍであり、アスペクト比は５０であった。

【００４６】＜製造条件＞《第一工程》素繊維生成用原料の組成；ベンゼン１００ｇに対してフ
ェロセン０．５ｇ素繊維生成用原料の供給量；２ｍｌ／分キャリアガスの種類および供給量；水素、１０リットル
／分炉温；１０５０℃ 反応時間；１分《第２工程》素繊維成長用原料の組成；ベンゼン１００ｇに対してナ
フタレン３０ｇ（ナフタレン／ベンゼン）素繊維成長用原料の供給量；２ｍｌ／分キャリアガスの種類および供給量；水素、１０リットル
／分炉温；１１００℃ 反応時間；６０分（比較例１）第２工程における太さ成長用原料の組成を
ベンゼンのみに代えた外は実施例１と同様にして気相成
長炭素繊維を生成させたところ、生成物の収率は２０％
であり、太さ成長速度は１．２μｍ／ｈであった。ま
た、生成物をＳＥＭにより観察したところ、炭素繊維の
割合は９０％であった。

【００４７】なお、得られた気相成長炭素繊維の直径は
１．２μｍであり、アスペクト比は９０であった。

【００４８】（比較例２）第２工程における太さ成長用
原料の組成をベンゼンのみに代え、炉温を１１５０℃に
変えた外は実施例１と同様にして気相成長炭素繊維を生
成させたところ、生成物の収率は３５％であり、太さ成
長速度は１．４μｍ／ｈであった。また、生成物をＳＥ
Ｍにより観察したところ、炭素繊維の割合は６０％であ
った。

【００４９】なお、得られた気相成長炭素繊維の直径は
１．４μｍであり、アスペクト比は８０であった。

【００５０】（実施例２）前記実施例１における第二工
程において素繊維成長用原料として、ナフタレン／ベン
ゼンに代えてクレオソート油（ナフタレン、アントラセ
ンなど多環式芳香族炭化水素の混合物）を使用し、これ
を６０℃に加熱溶融した後に、得られる溶融物をフィル
ターで濾過してからそのガス化物をキャリヤガスと共に
反応管内に供給した。素繊維成長用原料の供給量、キャ
リアガスの種類および供給量、炉温、反応時間等は前記
実施例と同様である。

【００５１】得られた気相成長炭素繊維の収率は８６％
であり、太さ成長速度は１．７μｍ／ｈであり、繊維割
合は９２％であった。

【００５２】（実施例３）

【００５３】

【効果】この発明によると、高収率かつ短時間で効率よ
く、高品質の気相成長炭素繊維を製造することのでき
る、工業上有利な気相成長炭素繊維の製造方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る気相成長炭素繊維の製
造方法の一例を示す概略説明図である。

【符合の説明】

１・・・反応管、２・・・加熱炉、３・・・キャリアガ
ス供給ライン、４・・・素繊維生成用原料供給ポンプ、
５・・・太さ成長用原料供給ポンプ、６・・・素繊維生
成用原料タンク、７・・・太さ成長用原料タンク、８・
・・排気ライン、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素化合物を含有する素繊維生成用原料
と金属化合物とを加熱して素繊維を生成する第一工程
と、この第一工程で生成した素繊維と多環式芳香族炭化
水素化合物およびその誘導体からなる群より選択される
少なくとも一種とを加熱して素繊維を太さ方向に成長さ
せる第二工程とを有することを特徴とする気相成長炭素
繊維の製造方法。
【請求項２】炭素化合物を含有する素繊維生成用原料
と金属化合物とを加熱して素繊維を生成する第一工程
と、この第一工程で生成した素繊維と炭素化合物として
多環式芳香族炭化水素化合物およびその誘導体からなる
群より選択される少なくとも一種のみとを加熱して素繊
維を太さ方向に成長させる第二工程とを有することを特
徴とする気相成長炭素繊維の製造方法。
【請求項３】前記第１工程における炭素化合物が多環
式芳香族炭化水素化合物を除く炭素化合物である前記請
求項１または２に記載の気相成長炭素繊維の製造方法。