JP2003089930A

JP2003089930A - 微細炭素繊維混合物及びそれを含む組成物

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Publication number: JP2003089930A
Application number: JP2001328391A
Authority: JP
Inventors: Toshio Morita; 利夫森田; Tatsuyuki Yamamoto; 竜之山本; Hitoshi Inoue; 斉井上; Satoru Oshima; 哲大嶋; Morio Yumura; 守雄湯村
Original assignee: Showa Denko KK; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Resonac Holdings Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-03-28
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP4663187B2; TW593136B

Abstract

(57)【要約】【課題】５００ｎｍ以下の径と１０〜１５０００のア
スペクト比を有し、摺動性、導電性、熱伝導性等の特性
に優れた微細炭素繊維を量産規模で得ること。【解決手段】気相法で製造された炭素繊維混合物であ
って、筒状の炭素層が重なり合い多層構造をなし、その
中心軸が空洞構造であり、外径１〜５００ｎｍ、アスペ
クト比１０〜１５０００の微細炭素繊維と、片状、粒子
状、シート状などの非繊維状炭素との混合物である。粒
子状炭素が中空構造であるか、または内部に金属あるい
は金属化合物を含んでよい。微細炭素繊維と非繊維状炭
素との質量比が１０：９０〜９５：５の範囲内である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は片状、粒子状、シー
ト状などの非繊維状炭素を含む微細炭素繊維混合物に係
り、特に導電性、熱伝導性、摺動性に優れた微細炭素繊
維、及びそれを含む樹脂又はゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素繊維は、その高強度、高弾性率、高
導電性等の優れた特性から各種の複合材料に使用されて
いる。従来から応用されてきた優れた機械的特性ばかり
でなく、炭素繊維あるいは炭素材料に備わった導電性を
生かし、近年のエレクトロニクス技術の発展に伴い、電
磁波シールド材、静電防止材用の導電性樹脂フィラーと
して、あるいは樹脂への静電塗装のためのフィラーとし
ての用途が期待されてきている。また、炭素材料として
の化学的安定性、熱的安定性と微細構造との特徴を生か
し、フラットディスプレー等の電界電子放出材料として
の用途が期待されている。さらに磨耗性が高い導電性材
料として電気ブラシ、可変抵抗器などの用途にも期待さ
れている。

【０００３】従来の炭素繊維は、ＰＡＮ、ピッチ、セル
ロース等の繊維を熱処理し炭化することにより製造する
いわゆる有機系カーボンファイバーとして生産されてい
る。これらを繊維強化複合材のフィラーとして用いる場
合、母材との接触面積を大きくするために、径を細くす
ること、長さを長くすること等が補強効果を上げるため
に望ましい。また、母材との接着性を改善するために
は、炭素繊維の表面が滑らかでなく、ある程度荒れてい
る方が好ましく、このために空気中で高温に晒し酸化さ
せたり、表面にコーティングを施こしたり等の表面処理
が行なわれている。

【０００４】しかし、これらの炭素繊維は、その原料と
なる有機繊維の糸径が５〜１０μｍ程度であり、径の小
さい、炭素繊維の製造は不可能であった。また、径に対
する長さの比（アスペクト比）に限界があり、細くてア
スペクト比の大きい炭素繊維が要望されていた。

【０００５】また、自動車ボディーへの樹脂の使用、あ
るいは電子機器への樹脂・ゴム等の使用に関しては、金
属並の導電性を要求され、これに伴い、フィラー材とし
ての炭素繊維もこれら各種導電性塗料、導電性樹脂など
の要求を満たすために導電性を上げる必要が出てきた。
そのための手段として、黒鉛化することでこれら特性を
向上させる必要があり、このために更に高温での黒鉛化
処理が行なわれるのが通例である。しかし、この黒鉛化
処理によっても金属並の導電性は得られず、これを補う
ために配合量を多くすると加工性や機械的特性が低下す
るという問題が生じ、繊維自体の更なる導電性の改良、
繊維の細径化による強度の向上等が必要とされてきた。

【０００６】その後、１９８０年代後半に、これら有機
系繊維と製法を全く異にするものとして、気相法炭素繊
維（ＶａｐｏｒＧｒｏｗｎＣａｒｂｏｎＦｉｂｅ
ｒ；以下ＶＧＣＦと略す。）が研究されるようになっ
た。このＶＧＣＦは、炭化水素等のガスを有機遷移金属
系触媒の存在下で気相熱分解することによって直径１μ
ｍ以下、数１００ｎｍまでの炭素繊維が得られることが
知られている。

【０００７】たとえば、ベンゼン等の有機化合物を原料
とし、触媒としてのフェロセン等の有機遷移金属化合物
をキャリアーガスとともに高温の反応炉に導入し、基盤
上に生成させる方法（特開昭６０−２７７００号公
報）、浮遊状態でＶＧＣＦを生成させる方法（特開昭６
０−５４９９８号公報）、あるいは反応炉壁に成長させ
る方法（特許２７７８４３４号）等が開示されている。

【０００８】これら製法によれば、比較的細くて導電性
に優れ、アスペクト比の大きいフィラー材に適した炭素
繊維が得られるようになり、１００〜２００ｎｍ程度の
径で、アスペクト比１０〜５００程度のものが量産化さ
れ、導電性フィラー材として樹脂用フィラーや鉛蓄電池
の添加材等に使用されるようになった。

【０００９】これらＶＧＣＦは、形状や結晶構造に特徴
があり、炭素六角網面の結晶が年輪状に円筒形に巻かれ
積層した構造を示し、その中心部には極めて細い空洞部
を有する繊維である。

【００１０】また、このＶＧＣＦよりも更に細い炭素繊
維として、飯島らによりヘリウムガス中でアーク放電に
より炭素電極を蒸発させた煤の中から、多層カーボンナ
ノチューブが発見された。この多層カーボンナノチュー
ブの直径は、１ｎｍ〜３０ｎｍであり、ＶＧＣＦと同様
に炭素六角網面の結晶が繊維の軸を中心に年輪状に幾重
にも重なり円筒状に閉じられており、その中心部に空洞
径を有する微細炭素繊維である。

【００１１】このアーク放電を使用する方法について
は、その製法から量産には向かず実用化には至っていな
い。

【００１２】一方、気相法によるものは大きなアスペク
ト比、高導電性の可能性があり、この方法を改良し、よ
り細い炭素繊維を製造しようとする試みがなされてい
る。米国特許第４６６３２３０号、特公平３−６４６０
６号公報では、約３．５〜７０ｎｍの径でアスペクト比
１００以上の黒鉛質からなる円柱状の炭素フィブリルが
開示されている。その構造は、規則的に配列した炭素原
子の連続層が多層にわたり円柱軸に対し同心的に配列さ
れ、炭素原子の各層のＣ軸がフィブリルの円柱軸に実質
的に直交しており、全体に熱分解により析出する熱炭素
被膜を含まず、滑らかな表面を持っているものである。

【００１３】同様に、特開昭６１−７００１４号公報に
は、１０〜５００ｎｍでアスペクト比２〜３００００の
気相法による炭素繊維が紹介されており、熱分解炭素層
の厚みが直径の２０％以下であることが記されている。

【００１４】上述のこれらの気相法による微細な炭素繊
維においても、摺動電気接点（電気ブラシ、可変抵抗器
など）などの摩擦、放熱などの関係する導電性材料とし
て用いる場合にはさらに高い摺動性、導電性、熱伝導性
を持つものが望まれる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、５
００ｎｍ以下の径と１０〜１５０００のアスペクト比を
有し、摺動性、導電性、熱伝導性等の特性に優れた微細
な炭素繊維を量産規模で得ることが目的である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために下記を提供するものである。（１）気相法で製造された微細炭素繊維混合物であっ
て、筒状の炭素層が重なり合い多層構造をなし、その中
心軸が空洞構造であり、外径１〜５００ｎｍ、アスペク
ト比１０〜１５０００の微細炭素繊維と、片状、粒子
状、シート状などの非繊維状炭素との混合物であること
を特徴とする微細炭素繊維混合物。

【００１７】（２）片状またはシート状の非繊維状炭素
を含む（１）に記載の微細炭素繊維混合物。（３）粒子状炭素が中空構造であるか、または内部に金
属あるいは金属化合物を含んでいる（１）（２）に記載
の微細炭素繊維混合物。（４）微細炭素繊維と非繊維状炭素との質量比が１０：
９０〜９５：５の範囲内である（１）〜（３）に記載の
微細炭素繊維混合物。（５）（１）〜（４）に記載の微細炭素繊維混合物を樹
脂またはゴムに含んだ組成物。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明は、導電性の良い、外径５００ｎｍ以下の
微細な炭素繊維を得るために、気相法で製造する微細な
炭素繊維（ＶＧＣＦ）の製造条件をいろいろの変えて検
討を進める中で、或る製造条件下で、従来知られていな
い、微細炭素繊維と共に非繊維状炭素を含む微細炭素繊
維混合物が得られ、これが導電性が高く、また摺動性に
も優れ、従ってさらには熱伝導性などにも優れた炭素繊
維材料であることを見出したものである。本発明の微細
炭素繊維混合物は基本的に気相法で微細な炭素繊維（Ｖ
ＧＣＦ）を製造しようとする過程に得られる非繊維状炭
素を含む炭素繊維混合物であると理解される。

【００１９】本発明の微細炭素繊維混合物について説明
する。本発明の微細炭素繊維混合物に含まれる微細炭素
繊維は、従来の微細炭素繊維と同様に繊維径１〜５００
ｎｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍ、アスペクト比１
０〜１５０００、好ましくは１０〜１００００の微細炭
素繊維を含み、その微細炭素繊維は円筒状の炭素層が重
なり合い多層構造（年輪構造）をなし、その中心軸が空
洞構造のものである。なお、本発明の微細炭素繊維混合
物に含まれる微細炭素繊維は繊維の途中あるいは端部に
瘤状部、さらには繊維の分岐を有するものでもよい。

【００２０】本発明の微細炭素繊維混合物は、気相法で
生成した微細炭素繊維と共に、やはり気相法で同時に生
成した非繊維状の炭素を含むことを特徴とする。非繊維
状の炭素は、気相法で微細炭素繊維を製造する過程で、
製造条件の変更によって、例えば、助触媒としての硫黄
化合物が不足したような場合に、微細炭素繊維が十分に
成長できずに、片状、粒子状、シート状などの非繊維状
の炭素が成長して得られるものであると考えられる。こ
こで片状、粒子状、シート状などの形状は、いずれも非
繊維形状の炭素という意味であり、これらは寸法が繊維
径の０．１倍から５００倍程度の大きさを有することが
でき、言うならば、粒子状の場合には比較的等方的で３
次元いずれの方向も繊維径の０．１〜５０倍程度の寸法
であり、シート状の場合には２次元方向の寸法が２０〜
５００倍程度の寸法の薄物であり、片状の場合には２次
元方向の寸法が１〜５０倍程度の寸法の薄物である。片
状、シート状の場合はその厚さは透過電子顕微鏡では不
明であるが、繊維径の０．０１〜０．５倍程度の薄いも
のであり得るようである。

【００２１】これらの片状、粒子状、シート状などの非
繊維状炭素は、いずれも気相法で生成するものであるか
ら、表面全体を覆う比較的に整然とした炭素層が観察さ
れ、例えば、炭素繊維の破砕物では破砕面が存在するが
それとは明確に異なる結晶組織を有するものである。ま
たカーボンブラックとは、大きさ、炭素結晶が異なるも
のである。そのほか単なる非晶質炭素とは勿論異なる。

【００２２】また、特に粒子状炭素の場合には、内部は
空洞であることができる。これは微細炭素繊維の成長の
過程で変形してできた非繊維状炭素であることの証左で
あると考えられる。また、空洞内には非結晶炭素や、金
属化合物（炭化物などの触媒金属化合物など）などを含
んでいる場合もある。これは微細炭素繊維の成長の過程
でその触媒物質などの存在が非繊維状炭素の生成原因で
あったか、あるいは逆に炭素の成長の異常による非繊維
状炭素の生成の結果として非繊維状炭素内部に触媒物質
などが包摂されたものと考えられる。非繊維状炭素の内
部に触媒物質などが包摂された場合、焼成段階で触媒物
質などは気化して消失する場合もあるが、非繊維状炭素
の内部に完全に包摂されているために消失できないで残
存し易いものと考えられる。

【００２３】また、シート状炭素は、触媒物質が関与せ
ず、気相から微細繊維の表面を核として炭素が析出して
生成したものと考えられる。また、以上に説明した片
状、粒子状、シート状などの非繊維状炭素は、気相法で
微細炭素繊維を生成する過程において、微細炭素繊維と
併行して生成されるものであり、微細炭素繊維と非繊維
状炭素は独立して存在するが、生成過程あるいは生成後
の条件によっては非繊維状炭素の少なくとも一部が微細
炭素繊維に付着して存在してもよい。

【００２４】本発明の微細炭素繊維混合物は、従来の気
相法による微細炭素繊維の製造では報告されておらず、
新規なものであると考えられる。特に所定量以上に、特
に片状またはシート状の炭素が、同時生成した気相法微
細炭素繊維混合物は新規である。

【００２５】これら本発明の微細炭素繊維混合物は、従
来の微細炭素繊維に対し非繊維状炭素が存在しているの
で、混合物全体としてみたとき、気相法で製造した微細
炭素繊維だけの場合よりも、電気伝導性、熱伝導性、摺
動性等の特性が向上する効果がある。本発明の微細炭素
繊維混合物は、非繊維状炭素を５質量％以上、さらに５
〜９５質量％、好ましくは１０〜７０質量％、特に１０
〜５０質量％を含むとその構造の特徴により、上記の効
果がより有効に得られる。

【００２６】本発明の微細炭素繊維混合物の微細炭素繊
維は、外径が１〜５００ｎｍで、アスペクト比１０〜１
５０００の微細で長い繊維が得られるので、フィラー材
として多量に添加が可能であり補強効果にも優れるもの
である。

【００２７】以下に本発明の微細炭素繊維混合物を製造
するために好適な方法について説明する。本発明のよう
な微細炭素繊維は、一般的には、遷移金属触媒を用いて
有機化合物、特に炭化水素類を熱分解することにより微
細炭素繊維を得ることができる。好ましくは得られる微
細炭素繊維の表面に付着したタールなどを除くために９
００〜１３００℃で熱処理をしてから、通常は、それを
更に２０００〜３５００℃、好ましくは２５００〜３５
００℃の熱処理を行ってグラファイト化している。

【００２８】即ち、微細炭素繊維は遷移金属触媒を用い
て有機化合物、特に炭化水素類を熱分解することにより
得ることができる。炭素繊維の原料となる有機化合物
は、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタ
ノール、ナフタレン、フェナントレン、シクロプロパ
ン、シクロペンテン、シクロヘキサン有機化合物や揮発
油、灯油等あるいはＣＯ、天然ガス、メタン、エタン、
エチレン、アセチレン、ブタジエン等のガス及びそれら
の混合物も可能である。中でもベンゼン、トルエン、キ
シレン等の芳香族化合物が特に好ましい。

【００２９】有機遷移金属化合物は、触媒となる遷移金
属を含むものである。遷移金属としては、周期律表第Ｉ
Ｖａ，Ｖａ，ＶＩａ，ＶＩＩａ，ＶＩＩＩ族の金属を含
む有機化合物である。中でもフェロセン、ニッケルセン
等の化合物が好ましい。触媒としての有機遷移金属化合
物の含有量としては、有機化合物の炭素量に対して０．
０１〜１５．０質量％、好ましくは０．０３〜１０．０
質量％、好ましくは０．１〜５．０質量％が良い。

【００３０】本発明によれば、反応装置の形態、反応
系、反応条件のほか、特に有機化合物と触媒となる有機
遷移金属化合物の種類と量、さらには助触媒の種類と量
を或る種の条件などに選択、制御することにより、本発
明の瘤状部を有する微細炭素繊維を得ることができるこ
とが見出された。

【００３１】特に有機化合物と触媒となる有機遷移金属
化合物の種類として、一般的に、有機化合物としてベン
ゼン、トルエン、アセチレン、エチレン、ブタジエンあ
るいはそれらの混合物から選択したものと、有機遷移金
属化合物としてニッケロセンあるいはフェロセンとを組
み合わせることが好ましく、中でもベンゼンとフェロセ
ンを組合せることが、本発明の目的のためには好適であ
る。

【００３２】本発明では、限定するものではないが、さ
らに助触媒として硫黄化合物を用い、特にその使用量を
従来よりも少なくした場合に、特異的に有利に本発明の
微細炭素繊維混合物を得ることができた。硫黄化合物の
形態は特に制限は無く、炭素源である有機化合物に溶解
するものなら良く、その硫黄化合物としてチオフェンや
各種チオールあるいは、無機硫黄等が用いられる。硫黄
化合物の使用量は硫黄原子を基準にして、有機化合物
（炭化水素などの炭素原料）に対して３〜１０質量％、
好ましくは、４〜１０質量％、さらに好ましくは４〜８
質量％が良い。硫黄が少ないと、微細炭素繊維の成長が
速く、非繊維状の炭素が得られない。また硫黄が多い
と、微細炭素繊維の成長が遅く、炭素繊維が得られな
い。

【００３３】このように、反応系、特に有機化合物と触
媒となる有機遷移金属化合物の種類と量、さらには助触
媒の種類と量などを選択、制御することにより、特定の
組成を有する微細炭素繊維混合物を製造することができ
るということは従来知られておらず、またこの新規な微
細炭素繊維混合物の有用性も知られていなかったもので
あり、本発明によりこの新規な構造の微細炭素繊維混合
物が提供されることは、産業上有用なものである。

【００３４】キャリアーガスとしては、通常水素ガスを
はじめとする還元性のガスが使用される。キャリアーガ
スを予め５００〜１３００℃に加熱しておくことが好ま
しい。加熱する理由は、反応時に触媒の金属の生成と炭
素化合物の熱分解による炭素源の供給を一致させ、反応
を瞬時に起こすようにして、より微細な炭素繊維が得ら
れるようにするためである。キャリアーガスを原料と混
合した際に、キャリアーガスの加熱温度が５００℃未満
では、原料の炭素化合物の熱分解が起こりにくく、１３
００℃をこえると炭素繊維の径方向の成長が起こり、径
が太くなりやすい。

【００３５】キャリアーガスの使用量は、炭素源である
有機化合物１．０モル部に対し１〜７０モル部が適当で
ある。炭素繊維の径は、炭素源とキャリアーガスの比率
を変えることにより、制御することが出来る。原料は、
炭素源の有機化合物に遷移金属化合物及び助触媒の硫黄
化合物を溶解し調整する。そして原料は液体のままキャ
リアーガスで噴霧して反応炉へ供給することも出来る
が、キャリアーガスの一部をパージガスとして気化させ
て反応炉へ供給し反応させることも出来る。繊維径の細
い炭素繊維を得る場合は原料は気化して反応炉へ供給し
た方が好ましい。

【００３６】反応炉は、通常縦型の電気炉を使用する。
反応炉温度は８００〜１３００℃、好ましくは１０００
〜１３００℃である。所定の温度に昇温した反応炉へ、
原料液とキャリアーガスあるいは原料を気化させた原料
ガスとキャリアーガスとを供給し、反応させ炭素繊維を
得る。

【００３７】このようにして反応炉に吹き込まれたガス
が熱分解し、有機化合物は炭素源となり、有機遷移金属
化合物は触媒の遷移金属粒子となり、この遷移金属粒子
を核とした微細炭素繊維の生成が行われる。この微細炭
素繊維の生成の過程において、本発明では、反応系の条
件、特に硫黄化合物の量が少ないなどの条件のために、
部分的に微細炭素繊維の成長が阻害され、炭素粒子ある
いは触媒金属を含む粒子の成長が起こり、微細炭素繊維
混合物を得ることが出来る。

【００３８】得られた微細炭素繊維混合物は、さらに、
ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気化で、９００
〜１５００℃の熱処理を行う。あるいは、更に２０００
〜３５００℃の熱処理を行う、あるいは、反応により得
られた状態の微細炭素繊維混合物を不活性ガス雰囲気
化、直接２０００〜３５００℃の熱処理を行うことが好
ましい。

【００３９】反応により得られた状態の微細炭素混合物
に、あるいはその微細炭素繊維混合物を不活性ガス雰囲
気下で９００〜１５００℃の熱処理を行った後に、炭化
ホウ素（Ｂ_４Ｃ）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、元素状ホ
ウ素、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）、ホウ酸塩等のホウ素化合
物と混合して、更に不活性ガス雰囲気下２０００〜３５
００℃で熱処理を行ってもよい。ホウ素化合物の添加量
は、用いるホウ素化合物の化学的特性、物理的特性に依
存するために限定されないが、例えば炭化ホウ素（Ｂ_４
Ｃ）を使用した場合には、微細炭素繊維混合物に対して
０．０５〜１０質量％、好ましくは０．１〜５質量％の
範囲が良い。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の実施例をあげて説明する。（実施例）概略図の図１に示すように縦型加熱炉１（内
径１７０ｍｍ、長さ１５００ｍｍ）の頂部に、原料気化
器５を通して気化させた原料を供給する原料供給管４
と、キャリアーガス供給配管６を取りつけた。

【００４１】原料供給管４からは、フェロセン４質量
％、チオフェン５質量％（硫黄原子換算１．９質量％）
溶解したベンゼンを気化させ２００℃に保って１５ｇ／
分で供給し、キャリアーガスとして水素を用い、１８０
リットル／分で供給し反応させた。この反応で得られた
微細炭素繊維をＡｒ（アルゴン）雰囲気下１３００℃で
熱処理し、更に１３００℃処理品をＡｒ雰囲気下２８０
０℃で熱処理し、熱処理工程における質量回収率９０％
で微細炭素繊維混合物を得た。

【００４２】得られた微細炭素繊維混合物のいろいろな
箇所の透過型電子顕微鏡写真を図２〜図５に示す。図２
〜図５のいずれでも、微細炭素繊維混合物中の微細炭素
繊維は炭素原子からなる筒状の炭素層が重なりあった多
層構造であり、その中心軸が空洞構造である。繊維の外
径は５〜２００ｎｍでアスペクト比数２０００以上の繊
維であった。

【００４３】図２では、微細炭素繊維とともに、球状に
近い形状の炭素粒子が観察され、微細炭素繊維の径は５
〜２０ｎｍ程度、それに対して炭素粒子の寸法は５〜５
０ｎｍ程度である。この粒子状炭素の内部は空洞であ
る。また、この炭素粒子がお互いに互着したり、微細炭
素繊維の表面に付着したりしている。

【００４４】図３では、図２と同様に粒子状炭素が見ら
れるが、粒子の内部に金属あるいは金属化合物が含まれ
ているのが観察される。図４では、微細炭素繊維の間に
炭素シートあるいは被膜が観察される。寸法は１００ｎ
ｍ×１００ｎｍ程度のものから１０，０００ｎｍ×１
０，０００ｎｍ程度まであるが、広い範囲で微細炭素繊
維間を埋めているが、厚さは不明である。しかし、薄い
ものは微細繊維径より小さい厚さであると考えられる
が、繊維径よりも厚いシートも存在する可能性がある。
また、片状の炭素は炭素結晶が発達しており、その積層
構造が見られる。しかし、シート状はアモルファスであ
り、炭素結晶の発達が少ない。図５では、１３００℃処
理後の微細炭素繊維の透過電子顕微鏡写真であるが、多
くの炭素粒子が互着し、凝集しているのが見られる。

【００４５】（比較例）概略図の図１に示すように縦型
加熱炉１（内径１７０ｍｍ、長さ１５００ｍｍ）の頂部
に、原料気化器５を通して気化させた原料を供給する原
料供給管４と、キャリアーガス供給配管６を取りつけ
た。原料供給管４からは、フェロセン４質量％、チオフ
ェン０．５質量％（硫黄原子換算０．４質量％）溶解し
たトルエンを気化させ２００℃に保って１５ｇ／分で供
給し、キャリアーガスとして水素を用い、１８０リット
ル／分で供給し反応させた。

【００４６】この反応で得られた微細炭素繊維をＡｒ
（アルゴン）雰囲気下１３００℃で熱処理し、更に１３
００℃処理品をＡｒ雰囲気下２８００℃で熱処理し、熱
処理工程における質量回収率９０％で微細炭素繊維を得
た。透過電子顕微鏡で観察したが、均一な繊維径をも
ち、非繊維状炭素が存在しない以外は実施例の微細炭素
繊維混合物中の微細炭素繊維と同様の微細炭素繊維であ
った。

【００４７】（複合材調製）実施例及び比較例で得られ
た微細炭素繊維を用いてポリアセタールとの複合材を調
整し、複合材の摩擦係数及び体積固有抵抗を測定した。
結果を下記表１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１から、反応条件を選択することによ
り、微細炭素繊維と共に非繊維状炭素を形成することが
でき、その効果は、樹脂と複合材にしたとき摺動特性な
どに優れた微細炭素繊維混合物を得ることができること
が確認された。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、従来の炭素繊維や気相
法炭素繊維と異なり、外径が１〜５００ｎｍであり、そ
のアスペクト比が１０〜１５０００で、微細炭素繊維と
共に非繊維状炭素を含むことを特徴とする微細炭素繊維
混合物を提供でき、電気摺動材料。電気摩擦材料などの
フィラー材料等として有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に示す製造のための装置の概略
図である。

【図２】実施例の微細炭素繊維の透過電子顕微鏡写真で
ある。

【図３】実施例の微細炭素繊維の透過電子顕微鏡写真で
ある。

【図４】実施例の微細炭素繊維の透過電子顕微鏡写真で
ある。

【図５】実施例の微細炭素繊維の透過電子顕微鏡写真で
ある。

【符号の説明】

１…縦型加熱炉２…加熱炉用ヒーター３…原料回収系４…原料供給管５…原料気化器６…キャリアーガス供給管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｈ０１Ｂ 1/00 Ｊ 1/06 1/06 Ｚ 1/20 1/20 Ｚ (72)発明者山本竜之神奈川県川崎市川崎区大川町５−１昭和電工株式会社生産技術センター内 (72)発明者井上斉神奈川県川崎市川崎区大川町５−１昭和電工株式会社生産技術センター内 (72)発明者大嶋哲茨城県つくば市東１−１−１独立行政法人産業技術総合研究所つくばセンター内 (72)発明者湯村守雄茨城県つくば市東１−１−１独立行政法人産業技術総合研究所つくばセンター内Ｆターム(参考） 4G046 CA01 CB01 CB02 CC06 CC08 4J002 AA001 AA011 AC001 DA016 FA016 FA046 FA086 FD116 FD206 4L037 CS04 CS05 FA05 PA05 PA06 PA13 UA04 UA06 UA17 5G301 CA30 CD04 DA19 DA20 DA42 DD10 DE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気相法で製造された微細炭素繊維混合物
であって、筒状の炭素層が重なり合い多層構造をなし、
その中心軸が空洞構造であり、外径１〜５００ｎｍ、ア
スペクト比１０〜１５０００の微細炭素繊維と、片状、
粒子状、シート状の非繊維状炭素との混合物であること
を特徴とする微細炭素繊維混合物。
【請求項２】片状またはシート状の非繊維状炭素を必
須に含む請求項１に記載の微細炭素繊維混合物。
【請求項３】粒子状炭素が中空構造であるか、または
内部に金属あるいは金属化合物を含んでいる請求項１ま
たは２に記載の微細炭素繊維混合物。
【請求項４】微細炭素繊維と非繊維状炭素との質量比
が１０：９０〜９５：５の範囲内である請求項１〜３の
いずれか１項に記載の微細炭素繊維混合物。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の微
細炭素繊維混合物を樹脂またはゴムに含んだことを特徴
とする微細炭素繊維混合物の組成物。