JP2014522454A - カーボンファイバーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を熱分解により青酸（ＨＣＮ）を放出しつつ炭化させてカーボンファイバーを得るカーボンファイバーの製造方法並びに前記方法の実施のための設備に関する。本発明は、本方法をより経済的に実施するとの課題を基礎とする。この課題は、放出された青酸を捕捉し、そして、アルカリ性媒体で洗浄してシアニド塩含有アルカリ液を得ることによる、材料としての青酸の使用によって達成される。
Description
本発明は、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を熱分解により青酸（ＨＣＮ）を放出しつつ炭化させてカーボンファイバーを得るカーボンファイバーの製造方法並びに前記方法の実施のための設備に関する。
産業的に使用され、工業的に成熟したカーボンファイバーの製造方法は、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を熱分解により、すなわち、高熱作用下で、炭化することにある。この化学的脱離反応は、一方では、カーボンファイバーを残し、他方では、炉雰囲気へと青酸（ＨＣＮ）及び炭化水素（ＫＷＳ）を気化させる。
青酸は毒性であり、環境中へと達してはならないため、先行技術によれば青酸は炉雰囲気から分離され、かつ燃焼される。この場合に発生する熱は、炉装入物の予備加熱のために使用される。青酸の燃焼の際に発生する窒素酸化物はアンモニアの添加下で触媒により精製される。
先行技術に関して、本発明の課題は、本方法をより経済的に実施することにある。
このことは、放出された青酸を捕捉し、かつ、アルカリ媒体で洗浄してシアニド塩含有アルカリ液を得ることによって達成される。
したがって、本発明の主題は、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を熱分解により青酸（ＨＣＮ）を放出しつつ炭化させてカーボンファイバーを得、その際放出された青酸を捕捉し、かつ、アルカリ媒体で洗浄してシアニド塩含有アルカリ液を得る、カーボンファイバーの製造方法である。
本発明の基礎となる思想は、発生する青酸をもはやエネルギーとして利用（燃焼）せず、材料として使用することにある。すなわち、青酸は、シアニド塩含有アルカリ液の製造のための、特にシアン化ナトリウム（ＮａＣＮ）又はシアン化カリウム（ＫＡＣＮ）含有アルカリ液の製造のための、有用な出発生成物である。
シアン化ナトリウム又はシアン化カリウムは、再度、金の分離のために使用される。目下高価格な金と共に、シアン化ナトリウム及びシアン化カリウムもまた高価格であり、このことはいずれにせよ存在する設備中に発生する青酸を材料として使用することを経済的に魅力的にする。
装置上の出費を見通すことは可能である。カーボンファイバー製造の現存する設備は、青酸を燃焼するために既に青酸を捕捉する。代わりに、設備には青酸中和装置のみが補われ、前記装置は市販技術である。青酸中和装置は、青酸をアルカリ性媒体、特に苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）又は苛性カリ液（ＫＯＨ）で洗浄する洗浄手段を含む。青酸とアルカリ液との接触によって、シアン化ナトリウム又はシアン化カリウム及び水が発生する。洗浄手段の底部には、シアン化ナトリウム又はシアン化カリウム、相応する使用アルカリ液（ＮａＯＨ／ＫＯＨ）及び水を含むアルカリ液が集められる。前記アルカリ液から、有用生成物たるシアン化ナトリウム又はシアン化カリウムが既知の通りに濃縮されることができる。
もはや炉で燃焼されない青酸の熱損失を補償するために、青酸はその限りで天然ガスによって置換される。
全体として、青酸中和装置及び青酸精製手段における追加的な投資及び天然ガスの追加的な取り込み（Bezug）は経済的に価値があるように見え、それというのも、対抗措置として窒素酸化物精製手段は省略でき、かつ、この付加価値はシアン化ナトリウム／シアン化カリウムの追加的なマーケティング可能性と共に増大するためである。
好ましくは、アルカリ性媒体としてシアン化ナトリウムが製造され、それというのも、苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）は苛性カリ液よりも安価であるためである。
炉中の熱分解プロセスは好ましくは５００〜１５００℃の温度で行われ、さらに好ましくは不活性雰囲気中で、特に窒素下で行われる。
本発明の更なる主題は、炉と吸収手段とを備え、前記炉は５００〜１５００℃の温度を生じせしめて、炉中に導入したポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を熱作用下でカーボンファイバーに炭化可能であるように取り付けられており、前記吸収手段は炭化の際に放出された青酸（ＨＣＮ）を吸収させるためのものである、本発明の方法に応じたカーボンファイバーの製造のための設備であり、前記設備は、吸収した青酸と、アルカリ性媒体、特に苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）又は苛性カリ液（ＫＯＨ）とを接触させることが可能である洗浄手段と、青酸とアルカリ性媒体との接触の際に発生するシアニド塩含有アルカリ液を捕捉するための捕捉手段とを備えている。
Claims (6)
- ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を熱分解により青酸（ＨＣＮ）を放出しつつ炭化させてカーボンファイバーを得るカーボンファイバーの製造方法において、放出された青酸を捕捉し、かつ、アルカリ媒体で洗浄してシアニド塩含有アルカリ液を得ることを特徴とする前記方法。
- 放出した青酸を苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）で洗浄してシアン化ナトリウム（ＮａＣＮ）含有アルカリ液を得ることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 放出した青酸を苛性カリ液（ＫＯＨ）で洗浄してシアン化カリウム（ＫＣＮ）含有アルカリ液を得ることを特徴とする請求項１記載の方法。
- 熱分解を５００〜１５００℃の温度で実施することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
- 熱分解を不活性雰囲気中で、特に窒素下で行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
- 炉と吸収手段とを備え、前記炉は、５００〜１５００℃の温度を生じせしめて、炉中に導入したポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）を熱作用下でカーボンファイバーに炭化可能であるように取り付けられており、前記吸収手段は炭化の際に放出された青酸（ＨＣＮ）を吸収させるためのものである、カーボンファイバー製造のための設備であって、吸収した青酸とアルカリ性媒体、特に苛性ソーダ液（ＮａＯＨ）又は苛性カリ液（ＫＯＨ）とを接触させることが可能である洗浄手段と、青酸とアルカリ性媒体との接触の際に発生するシアニド塩含有アルカリ液を捕捉するための捕捉手段とを特徴とする前記設備。
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