JP2982819B2 - 炭素フィブリル - Google Patents
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- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
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Description
nnent)で現在米国特許第4,663,230号となっている出願
(この出願内容は参照により本明細書中に含める)の一
部継続出願である1986年6月6日に出願された米国特許
出願番号第872,215号(出願人:Tennent et al)の一部
継続出願である。前記米国特許出願番号第872,215号は
本出願と同じ譲受人に譲渡されており、その出願内容も
参照により本明細書中に含める。また、前記Tennentの
米国特許第4,663,230号の一部継続出願である本出願と
同じ譲受人に譲渡された1986年6月6日に出願された米
国特許出願番号第871,676号および第871,675号の出願内
容も参照により本明細書中に含める。
として3つの形態で形成される。炭素フィブリルは、50
0nm未満の直径をもつ微細糸状の炭素堆積物である。こ
れらのフィブリルは、フィラメント(中実)及びチュー
ブ(中空)のごとき種々の形態で存在し、金属表面で種
々の炭素含有ガスを接触分解させることによって製造さ
れている。
熱炭素被覆がなくフィブリル軸に実質的に平行な多数の
黒鉛質外層をもつ炭素フィブリルを開示している。これ
らの炭素フィブリルは、炭素含有ガスを鉄、コバルトま
たはニッケル含有触媒と850〜1200℃の温度で接触させ
ることによって製造される。
れたものと同種の炭素フィブリルを提供することであ
る。個々の炭素フィブリルの長手方向に沿った主な形態
学的特徴は、連続的な熱炭素被覆(即ち、フィブリルの
製造に使用されたガス供給物の熱クラッキングによって
熱分解付着した炭素被覆)がなく、フィブリル軸に実質
的に平行な黒鉛質の層をもつ微細糸状チューブ(vermic
ular tube)の形態を有することである。熱炭素被覆で
覆われた表面積は合計で好ましくは50%以下、より好ま
しくは25%以下であり、更に好ましくは5%以下であ
る。フィブリル軸上黒鉛質層の投影部分の長さは、フィ
ブリル直径の2倍以上(好ましくは5倍以上)の値であ
る。本発明の一定容量の炭素フィブリルにおいて有効量
の炭素フィブリル(この量は所望の特定用途によって決
まる)が上記した形態学的特徴をもつのが好ましい。好
ましい炭素フィブリル材料は、上記の形態学的特徴をも
つフィブリルを10%以上(好ましくは50%以上、より好
ましくは75%以上)含有する。
に十分な温度及びその他の反応条件下に反応器内で金属
触媒を炭素含有ガスと接触させることによってフィブリ
ルを製造する。反応温度は好ましくは400〜850℃、より
好ましくは600〜750℃である。反応器を反応温度に加熱
し、金属触媒粒子を導入し、次に触媒を炭素含有ガスと
連続的に接触させることによってフィブリルを連続的に
製造するのが好ましい。適当なガスは例えば、エチレ
ン、プロピレン、プロパン及びメタンのごとき脂肪族炭
化水素類、一酸化炭素、ベンゼン、ナフタリン及びトル
エンの如き芳香族炭化水素類、並びに酸素含有炭化水素
類である。フィブリルの成長が(反応器の壁部に限られ
ずに)反応器の容積全体において生起されるが好まし
く、また触媒の金属含量に対する生成フィブリルの重量
比が1:1000〜1000:1の範囲であるのが好ましい。
を用いて調製される)、鉄と、好ましくはV族(例えば
バナジウム)、VI族(例えばモリブデン、タングステン
またはクロム)、VII族(例えばマンガン)またはラン
タニド類(例えばセリウム)から選択された1種類以上
の元素とを含有する。非水性触媒が好ましい理由は、再
現性がよく、またpHまたは触媒の熱履歴の慎重な制御が
不要なためである。好ましくは金属粒子の形態の触媒
を、支持体例えばアルミナ(好ましくは蒸着アルミナfu
med alumina)に付着されてもよい。これらの触媒は、
炭素フィブリル一般及びTennent特許に記載の種類のフ
ィブリルの製造に有用である。好ましくは、触媒のクロ
ム含量は8重量%未満である。
5以上、より好ましくは100以上である。長さ対直径比
が1000以上のフィブリルはより好ましい。フィブリルの
壁厚はフィブリル外径の約0.1〜0.4倍である。
る。フィブリルの直径分布に関し、有効量の(この量は
所望の特定用途によって決まる)所望の形態学的特徴を
もつフィブリルは所定範囲内、好ましくは3.5〜75nmの
範囲の直径をもつ。好ましくは10%以上、より好ましく
は50%以上、特に好ましくは75%以上のフィブリルが上
記範囲内の直径をもつ。高強度フィブリルが必要な用途
(例えばフィブリルを強化材として使用する用途)で
は、フィブリル直径の3倍以上(好ましくは10倍以上、
より好ましくは25倍以上)の長さにわたってフィブリル
の外径が15%以上変動しないのが好ましい。
形態学的特徴及び微細組織(実質的に平行な黒鉛質層、
大きい長さ対直径比、連続的な熱炭素被覆の欠如)をも
つ炭素フィブリルを提供する。比較的低温を使用するこ
と及び反応器の全容積を利用し得ることの双方によっ
て、方法の経済性及び効率が向上する。フィブリルは多
様な用途に有用である。例えば、繊維強化複合構造体ま
たはハイブリッド複合構造体(即ちフィブリルに加えて
連続繊維のごとき強化材を含有する複合材料)における
強化材として使用され得る。複合体は更に、カーボンブ
ラック及びシリカのごとき充填材を1種類または数種類
同時に含有してもよい。強化可能マトリックス材料の例
は、無機または有機のポリマー類、セラミックス(例え
ばポルトランドセメント)、炭素、及び金属類(例えば
鉛または銅)である。マトリックスが有機ポリマーの場
合、該マトリクッスは、エポキシ、ビスマレイミド、ポ
リイミドもしくはポリエステル樹脂のごとき熱硬化性樹
脂でもよく、熱可塑性樹脂でもよく、または反応射出成
形樹脂(reaction injection molded resin)でもよ
い。フィブリルはまた連続繊維を強化するために使用さ
れ得る。フィブリルによって強化され得る連続繊維また
はハイブリッド複合体中に混入され得る連続繊維の例
は、アラミド、炭素及びガラス繊維であり、これらは単
独でも併用されてもよい。連続繊維は、編織し得るし、
巻縮も可能であり、また真っ直ぐにすることもできる。
在し、光線吸収材(例えばレーダーまたは可視光線)、
接着剤、あるいはクラッチまたはブレーキの摩擦材とし
て使用され得る。特に好ましいものは、例えばスチレン
−ブタジエンゴム、シス−1,4−ポリブタジエンまたは
天然ゴムのごときエラストマーマトリックスを用いるフ
ィブリル強化複合体である。かかるエラストマーベース
の複合体は更に、カーボンブラック及びシリカのような
充填材を1種類または数種類含有してもよい。(カーボ
ンブラックまたはシリカ充填材を任意に含む)これらの
複合体はタイヤの形態に製造されると有用である。フィ
ブリルはタイヤに添加できるオイルの量を増加させ得
る。
導率、電気導伝率及び光学的特性の強化された複合体を
製造するために、マトリックスと結合して使用され得
る。フィブリルはまた複層コンデンサープレートまたは
電極の表面積を拡大するために使用され得る。フィブリ
ルはまた、マット(例えば紙またははり合わせ不織布)
に形成してもよく、フィルター、遮蔽材(例えば断熱ま
たは防音)、強化材として使用されてもよく、またはカ
ーボンブラックの表面に接着されて「起毛(fuzzy)」
カーボンブラックを形成してもよい。更に、フィブリル
は例えばクロマトグラフィー分離の吸着材としても使用
され得る。
ィブリル材料で強化した複合体は、複合体中のフィブリ
ル材料の量が他のタイプの強化材に比較して有意に少な
く(例えば50部以下、好ましくは25部以下、より好まし
くは10部以下)、強化材の量が少ないにもかかわらず予
想外の優れた機械的特性(例えば弾性率及び引裂強さ)
を示すことが知見された。好ましくはフィブリルは連続
的な熱炭素被覆がなく、前記したごとくフィブリル軸に
実質的に平行な黒鉛層をもつ。
記載及び特許請求の範囲より明らかである。
面図である。
の範囲外のフィブリルの一部の平面図である。
たはガス噴射(例えば不活性ガス使用)によって金属含
有触媒粒子を炭素含有ガス流に導入することによって炭
素フィブリルを製造する。触媒粒子は、前駆的化合物例
えばフェロセンの分解によって反応器中で形成されても
よい。反応器は、触媒粒子を受けとめる石英ウールの内
部プラグと反応器の温度をモニターする熱電対とを備え
た石英管を含む。触媒、反応ガス及びパージガス例えば
アルゴンを夫々導入する入口ポート及び反応器のガス抜
き用出口ポートが設けられている。
ン、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン及びシクロヘ
キサン、不飽和炭化水素類例えばエチレン、プロピレ
ン、ベンゼン及びトルエン、酸素含有炭化水素類例えば
アセトン、メタノール及びテトラヒドロフラン、並びに
一酸化炭素である。好ましいガスはエチレン及びプロパ
ンである。好ましくは水素ガスを添加する。典型的に
は、炭素含有ガス対水素ガスの比は1:20〜20:1の範囲で
ある。好ましい触媒は、蒸着アルミナに付着させた鉄、
モリブデン−鉄、クロム−鉄、セリウム−鉄及びマンガ
ン−鉄粒子である。
に加熱し、同時に例えばアルゴンでパージする。(熱電
対で測定して)反応管が所定温度に達すると、水素流及
び炭素含有ガス流の導入を開始する。1インチ長さの反
応管にとって、約100ml/分の水素流量及び約200ml/分の
炭素含有ガス流量が適当である。反応管を上記流量の反
応ガスで5分間以上パージした後、触媒を石英ウールプ
ラグに落とす。次に反応ガスを反応器内全体において、
触媒と(典型的には0.5〜1時間)反応させる。反応時
間が終了すると、反応ガス流を停止し、炭素比含有ガス
例えばアルゴンをパージして反応器を室温まで冷却す
る。次に反応管からフィブリルを回収して計量する。
以上である。
リルを有効な量(好ましくは10%以上、より好ましくは
50%以上、特に好ましくは75%以上)で含有する一定容
量の炭素フィブリルが得られる。フィブリルは太さ3.5
〜75nmであり、太さの5倍以上から1000倍以上の長さを
もつ微細糸状黒鉛チューブである。この微細糸状チュー
ブを構成する黒鉛質層は、より詳細に後述するごとく、
フィブリル軸に実質的に平行である。フィブリルはまた
連続的な熱炭素被覆をもたない。
示す。フィブリル10は、中空のコア領域14と、該コア領
域を包囲しフィブリル軸16に実質的に平行な黒鉛質層12
とから成る。
が、フィブリル10の外形20に比較して比較的大きい例え
ばフィブリル直径の2倍以上、好ましくはフィブリル直
径の5倍以上)ことによって実質的な平行性が得られ
る。これは第2図のフィブリル20と対照的である。第2
図では、中空コア24を包囲する黒鉛質層22の投影部28の
フィブリル軸26に沿った長さは、フィブリル直径30より
もかなり短い。この短い投影部は、第1図のごとき実質
的に平行な形態学的特徴でなく、第2図に示す魚骨形の
形態学的特徴を与える。
ない。かかる被覆は一般に、フィブリルの製造に使用さ
れたガス供給の熱クラッキングによって生じた熱分解付
着炭素である。熱炭素被覆で覆われる表面積の合計は50
%以下(より好ましくは25%以下、特に好ましくは5%
以下)が好ましい。
と285mlのメタノールとを導入した。混合物を粘性のペ
ースト状になるまで攪拌し、78.26g(0.194モル)の硝
酸第二鉄・9水和物と4.00g(0.123モル)のモリブデン
(VI)オキシドビス(2,4−ペンタンジオネート)(Fe
対Moの原子比94:6)との300mlメタノール溶液をゆっく
り添加した。フラスコの側面で収集した粘性ペースト
を、65mlのメタノールで十分に洗浄し、混合物を1時間
攪拌後に室内真空(28in.Hg)を作用させて1晩攪拌し
た。紫色を帯びた固体を100℃(28in.Hg)の真空炉中に
29時間維持した。合計110.7gの触媒が得られた。触媒を
粉砕し、使用する前に80メッシュの篩に通した。分析に
よれば触媒は、9.43%の鉄と0.99%のモリブデンとを含
有していた。
の石英管を収容した垂直式炉を、100ml/分の水素と200m
l/分のエチレンとの下向流でもって650℃で平衡させ
た。管に(石英ウールプラグに)0.1044gの上記触媒を
導入した。30分後、エチレン流を停止させ、炉を室温近
傍まで冷却した。合計1.2434gのフィブリルを回収し
た。これは触媒の鉄含量の126倍の収率に相当する。
ルゴン下に300℃に加熱した。この温度に30分間維持
後、炉を冷却し、1.4460gの触媒を回収した(12重量%
減量)。この結果11.1%の鉄と1.2%のモリブデンとが
触媒中に残存する。
の石英管を収容した垂直式管状炉を、100ml/分の水素の
下向流と200ml/分のエチレン流との下、650℃で平衡さ
せた。高温石英管に0.1029gの上記触媒を添加した。30
分後、エチレン流を停止し、炉を室温近傍まで冷却し
た。合計1.3705gのフィブリルを単離した。この収率は
理論的鉄含量に基づいて鉄含量の120倍の収率に相当す
る。
のプロパン流との下700℃で平衡させた。石英ウールプ
ラグに0.1041gの実施例2の触媒を添加した。30分後に
燃料ガスを停止し、生成物をアルゴン下に冷却した。合
計0.3993gのフィブリルを単離した。この収量は触媒鉄
含量の41倍に相当する。
手順を反復した。合計0.3179gのフィブリルを回収し
た。この収率は触媒の鉄含量の34倍に相当する。
メタノールとを導入した。混合物を機械的に攪拌しなが
ら、4.33g(10.7ミリモル)の硝酸第二鉄・9水和物と
0.51g(1.56ミリモル)のモリブデン(VI)オキシドビ
ス(2,4−ペンタンジオネート)との50mlメタノール溶
液をゆっくりと添加した。混合物を1時間攪拌後に回転
蒸発器で溶媒を除去した。得られた湿性固体を105℃、2
8in.Hgで18時間真空乾燥した。得られた触媒を粉砕し、
80メッシュの篩に通した。合計5.10gの触媒が得られ
た。分析の結果、触媒は9.04%の鉄と2.18%のモリブデ
ンとを含有していた。
を用いてフィブリルを製造した。合計0.9487gのフィブ
リルを単離した。この収量は鉄の重量含量の126倍に相
当する。
メタノールとを導入した。混合物を機械的に攪拌しなが
ら、4.33g(10.7ミリモル)の硝酸第二鉄・9水和物と
2.04g(6.25ミリモル)のモリブデン(VI)オキシドビ
ス(2,4−ペンタンジオネート)との100mlメタノール溶
液をゆっくりと添加した。混合物を1時間攪拌後に回転
蒸発器で溶媒を除去した。得られた湿性固体を105℃、2
8in.Hgで17時間真空乾燥した。乾燥した触媒を80メッシ
ュの篩に通して6.10gの粉末を得た。分析の結果、触媒
は8.61重量%の鉄と8.13重量%のモリブデンとを含有し
ていた。
を用いてフィブリルを製造した。合計0.8816gのフィブ
リルを単離した。この収量は鉄の重量含量の102倍に相
当する。
の手順を反復した。合計0.0717gのフィブリルを単離し
た。この収量は触媒の鉄含量の8.2倍に相当する。
と28mlのメタノールとを導入した。4.33g(10.7ミリモ
ル)の硝酸第二鉄・9水和物と0.46g(1.32ミリモル)
のアセチルアセトン酸クロムとの75mlメタノール溶液を
添加した。混合物を1時間攪拌後に105℃及び28in.Hgで
18時間乾燥した。触媒を粉砕し、篩(80メッシュ)に通
して5.57gの粉末を得た。理論的金属含量は、鉄11.9重
量%及びクロム1.4重量%であった。
でフィブリルを製造した。合計0.9487gのフィブリルを
単離した。この収量は理論的鉄含量の82倍に相当する。
と35mlのメタノールとを導入した。粘性ペーストに35ml
メタノール中の4.32g(10.7ミリモル)の硝酸第二鉄・
9水和物を添加した。混合物を45分間攪拌後に固体を95
℃及び28in.Hgで18時間乾燥した。触媒を粉砕し、篩(8
0メッシュ)に通した。
でフィブリルを製造した。合計0.4890gのフィブリルを
単離した。この収量は理論的鉄含量の46倍に相当する。
メタノールとを導入した。攪拌ペーストに4.33g(10.7
ミリモル)の硝酸第二鉄・9水和物と0.42g(1.19ミリ
モル)のアセチルアセトン酸第二鉄との50mlメタノール
溶液を添加した。混合物を75分間攪拌し、105℃及び28i
n.Hgで17時間乾燥した。固体を粉砕し、篩(80メッシ
ュ)に通して5.87gの触媒を得た。分析によれば、触媒
中の鉄含量は、鉄13.79%であった。
でフィブリルを製造し、0.3962gのフィブリルを得た。
この収量は触媒の理論的鉄含量の31倍に相当する。
を導入し、次に4.33g(10.7ミリモル)の硝酸第二鉄・
9水和物と0.17g(0.138ミリモル)のモリブデン酸アン
モニウムとの40ml水溶液を導入した。混合物を機械的に
1時間攪拌した。減圧下40℃で水を一晩かけて除去し
た。140℃及び26mm Hgで21時間最終乾燥し、5.57gの固
体を得た。分析によれば、触媒は9.87%の鉄と1.45%の
モリブデンとを含有していた。
で用いてフィブリルを製造し、0.8659gのフィブリルを
得た。これは触媒の鉄含量の111倍に相当する。
収容した丸底フラスコに、4.33g(10.7ミリモル)の硝
酸第二鉄・9水和物と0.16g(0.368ミリモル)の硝酸セ
リウムとの50mlメタノール溶液を添加した。20mlの追加
のメタノールを使用してフラスコ内の全部の塩を洗浄し
た。混合物を1時間攪拌後に減圧下に溶媒を除去した。
固体130℃及び27mm Hgで4日間乾燥し、3.32gの触媒を
得た。分析によれば、固体は9.40%の鉄と0.89重量%の
セリウムとを含有していた。
ブリルを製造し、0.7552gのフィブリルを得た。これは
触媒の鉄含量の88倍に相当する。
メタノールとを導入した。4.33g(10.7ミリモル)の硝
酸第二鉄と0.31g(1.22ミリモル)のアセチルアセトン
酸マンガン(II)との50mlメタノール溶液をアルミナに
注いだ。減圧下(27mm Hg)に溶媒を除去し、湿性固体
を140℃で真空乾燥して5.18gの固体を得た。分析によれ
ば、触媒は9.97%の鉄と1.18%のマンガンとを含有して
した。
でフィブリルを製造し、0.4948gのフィブリルを得た。
これは触媒の鉄含量の66倍に相当する。
丸底フラスコに導入した。4.33g(10.7ミリモル)の硝
酸第二鉄と0.43g(1.22ミリモル)のアセチルアセト酸
マンガン(III)との50mlメタノール溶液をアルミナに
注いだ。減圧下に溶媒を除去し、湿性固体を140℃で真
空乾燥して5.27gの固体を得た。分析によれば、触媒は1
0.00%の鉄と1.18%のマンガンとを含有してした。
891gのフィブリルを製造した。この収量は触媒の鉄含量
の110倍に相当する。
とを、攪拌器、pHメーター、プローブ及び2つの2添
加漏斗を備えた22フラスコに導入した。一方の漏斗に
は水5654ml中に硝酸第二鉄・9水和物511gを溶解させた
溶液が入れてあり、他方の漏斗には水5700ml中に重炭酸
ナトリウム480g溶解した溶液が入れてある。
を下げるためには硝酸第二鉄溶液を加えることによっ
て、アルミナスラリーのpHを6.0に調整した。次にpHを
6.0に維持してよく撹拌させながら3〜4時間に亘って
両溶液を同時に加えた。添加収量後更に1/2時間撹拌を
続け、その後32cmブフナー漏斗でスラリーを過した。
次いでフィルターケーキを脱イオン水で洗浄し、22フ
ラスコに戻した。次に脱イオン水を更に加えて、スラリ
ーを更に1/2時間撹拌した。そのバッチを過し、脱イ
オン水で洗浄し、100℃で真空乾燥させて所定重量(475
g)を得た。乾燥後、生成物を粉砕し、−80メッシュの
篩にかけて、所期の触媒を調製した。
さ24インチの炉内に置いた。石英管を620℃に加熱しな
がら、アルゴンでパージした。管が加熱されたなら、4
インチ管の底部に接続している排出管を通して、ガス供
給を水素(1.0/分)とエチレン(5.6/分)の混合
物に切り替えた。5分間パージした後、触媒添加を開始
した。
41.13g触媒溜めに加えた。約6時間にわたって高温の反
応器に触媒を少量(0.2g)加えた。更に1時間反応させ
てから、アルゴンを供給しながら室温に冷却した。反応
管からフィブリルを取り出して計量すると、このバッチ
からは合計430gが生産された。
がら650℃に加熱した。管が加熱されたなら、実施例17
に記載したように水素及びエチレンにガス供給を切り替
えた。
(Fe−Mo)を合計20.4g加えると、このバッチからは合
計255gが生産された。
製した触媒と一緒にれんがで裏打ちしてあるフロータワ
ー反応器(直径0.30メートル、高さ20メートル)に供給
した。再生CO及び調製COの混合流は、同タワー頂部から
入って、混合ガス流の温度を1100℃に加熱するセラミッ
クストリップヒーターを通って下向きに流れる。スター
フィーダーによって触媒をCO流に供給する。
応領域の長さは約10メートルである。反応は低温(100
℃)のガスを注入することによって停止させることがで
きる。生成フィブリルは多孔セラミックフィルター上に
集積する。流出ガスを約1.3気圧に再圧縮する。反応器
内で形成された未知の不純物および供給CO中に含まれる
未知の不純物を均衡させるために、流出ガスからパージ
用ガスを少量取り出した。調製COを加える前にガス流を
KOHベッド(直径0.5m×長さ2m)に通す。次いでこの流
れを、9g/秒で熱交換機を通る流れと、3g/秒で反応タワ
ーに戻る流れとに分割する。
フィルターを取り外す。フィルター上にマット化した炭
素フィブリルが得られる。
シの篩にかけた。分析すると、触媒中には鉄9.84%及び
モリブテン0.95%が存在した。
内に垂直に設置した。反応器を、ちょうど石英フリット
の下に位置する熱電対で測定して630℃に加熱した。フ
リット上方の温度は、フリットからの距離に応じて20〜
40℃高くなる。供給ガス流の組成は、エチレン1390ml/
分及び水素695ml/分であった。触媒を反応器のフリット
上方に導入し、5分間反応させた。10秒間ガス流を4倍
にすることによって反応器から生成物をパージした。サ
イクロンによって生成物を分離させた。短時間平衡状態
を保ってから、上記過程を繰り返した。23サイクル繰り
返すと、充填した触媒に含まれる鉄含有量の22倍の生産
量が得られた。
Claims (96)
- 【請求項1】連続的な熱炭素被覆をもたず、複数の黒鉛
質層を有する微細糸状チューブ形態の多数の炭素フィブ
リルを含む炭素フィブリル材料であって、該黒鉛質層の
フィブリル軸に沿った長さがフィブリル直径の2倍以上
であり、該フィブリルの壁厚がフィブリル外径の約0.1
〜0.4倍であり且つ該フィブリルの外径が3.5〜75nmであ
ることを特徴とする前記材料。 - 【請求項2】前記材料中、フィブリルの少なくとも10%
が前記形態を有する請求項1に記載のフィブリル材料。 - 【請求項3】前記形態が前記材料の主たる形態である請
求項1に記載のフィブリル材料。 - 【請求項4】前記材料中、フィブリルの少なくとも75%
が前記形態を有する請求項1に記載のフィブリル材料。 - 【請求項5】長さ方向に沿う主な形態が、連続的な熱炭
素被覆をもたないが複数の黒鉛質層を有する微細糸状チ
ューブである炭素フィブリルであって、該黒鉛質層のフ
ィブリル軸に沿った長さがフィブリル直径の2倍以上で
あり、該フィブリルの壁厚がフィブリル外径の約0.1〜
0.4倍であり且つ該フィブリルの外径が3.5〜75nmである
ことを特徴とする前記フィブリル。 - 【請求項6】前記形態を有するフィブリルにおいて、前
記黒鉛質層のフィブリル軸上への投影部のフィブリル軸
に沿う長さが、フィブリル直径の少なくとも5倍である
請求項1又は5に記載のフィブリル材料又はフィブリ
ル。 - 【請求項7】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの長さ対直径の比が少なくとも5で
ある請求項1又は5に記載のフィブリル材料又はフィブ
リル。 - 【請求項8】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの長さ対直径の比が少なくとも100
である請求項1又は5に記載のフィブリル材料又はフィ
ブリル。 - 【請求項9】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの長さ対直径の比が少なくとも1000
である請求項1又は5に記載のフィブリル材料又はフィ
ブリル。 - 【請求項10】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、熱炭素被覆で覆われた表面積の大きさが50%未満で
ある請求項1又は5に記載のフィブリル材料又はフィブ
リル。 - 【請求項11】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、熱炭素被覆で覆われた表面積の大きさが25%未満で
ある請求項1又は5に記載のフィブリル材料又はフィブ
リル。 - 【請求項12】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、熱炭素被覆で覆われた表面積の大きさが5%未満で
ある請求項1又は5に記載のフィブリル材料又はフィブ
リル。 - 【請求項13】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの外径が、少なくともフィブリル直
径の3倍の長さにわたり15%以上変化しない請求項1又
は5に記載のフィブリル材料又はフィブリル。 - 【請求項14】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの外径が、少なくともフィブリル直
径の10倍の長さにわたり15%以上変化しない請求項1又
は5に記載のフィブリル材料又はフィブリル。 - 【請求項15】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの外径が、少なくともフィブリル直
径の25倍の長さにわたり15%以上変化しない請求項1又
は5に記載のフィブリル材料又はフィブリル。 - 【請求項16】請求項1に記載のフィブリル材料をマト
リックス中に包含する複合体。 - 【請求項17】前記マトリックスが有機ポリマーからな
る請求項16に記載の複合体。 - 【請求項18】前記ポリマーが熱硬化性樹脂である請求
項17に記載の複合体。 - 【請求項19】前記熱硬化性樹脂がエポキシ、ビスマレ
イミド、ポリイミドポリエステル樹脂である請求項18に
記載の複合体。 - 【請求項20】前記ポリマーが熱可塑性樹脂である請求
項17に記載の複合体。 - 【請求項21】前記ポリマーが反応射出成形される請求
項17に記載の複合体。 - 【請求項22】前記マトリックスが無機ポリマーからな
る請求項16に記載の複合体。 - 【請求項23】前記マトリックスが金属からなる請求項
16に記載の複合体。 - 【請求項24】前記金属が鉛又は銅である請求項23に記
載の複合体。 - 【請求項25】前記マトリックスがセラミック材料から
なる請求項16に記載の複合体。 - 【請求項26】前記セラミックがポルトランドセメント
である請求項25に記載の複合体。 - 【請求項27】更にカーボンブラック、シリカ又はこれ
らの組み合わせを含有する請求項16に記載の複合体。 - 【請求項28】前記マトリックスがエラストマーからな
る請求項16に記載の複合体。 - 【請求項29】更にカーボンブラック、シリカ又はこれ
らの組み合わせを含有する請求項28に記載の複合体。 - 【請求項30】前記エラストマーがスチレン−ブタジエ
ンゴムである請求項28に記載の複合体。 - 【請求項31】前記エラストマーが天然ゴムである請求
項28に記載の複合体。 - 【請求項32】前記エラストマーがシス−1,4−ポリブ
タジエンである請求項28に記載の複合体。 - 【請求項33】前記複合体がタイヤの形態にある請求項
28、30、31又は32に記載の複合体。 - 【請求項34】更にカーボンブラック、シリカ又はこれ
らの組み合わせを含有する請求項33に記載の複合体。 - 【請求項35】前記マトリックスがカーボンである請求
項16に記載の複合体。 - 【請求項36】前記複合体がフィルムの形態にある請求
項16に記載の複合体。 - 【請求項37】前記複合体がフォームの形態にある請求
項16に記載の複合体。 - 【請求項38】前記複合体が電磁波を吸収する請求項16
に記載の複合体。 - 【請求項39】前記電磁波がレーダーである請求項38に
記載の複合体。 - 【請求項40】前記電磁波が可視スペクトル中にある請
求項38に記載の複合体。 - 【請求項41】前記複合体が接着剤である請求項16に記
載の複合体。 - 【請求項42】前記複合体が摩擦材料である請求項16に
記載の複合体。 - 【請求項43】前記フィブリルがフィブリルマットの形
態にある請求項1に記載のフィブリル材料。 - 【請求項44】前記マットをマトリックスの強化用に使
用する請求項43に記載のフィブリル材料。 - 【請求項45】直径が500ナノメートル未満の微細糸状
チューブである多数の炭素フィブリルを含む炭素フィブ
リル材料を用いて強化したマトリックスからなる複合体
であって、該複合体中の前記フィブリル材料の量が50部
未満であり、該フィブリルが連続的な熱炭素被覆をもた
ず、複数の黒鉛質層が有する微細糸状チューブ形態を有
し、該黒鉛質層のフィブリル軸に沿った長さがフィブリ
ル直径の2倍以上であり、該フィブリルの壁厚がフィブ
リル外径の約0.1〜0.4倍であり且つ該フィブリルの外径
が3.5〜75nmであることを特徴とする前記複合体。 - 【請求項46】前記複合体中の前記フィブリル材料の量
が25部未満である請求項45に記載の複合体。 - 【請求項47】前記複合体中の前記フィブリル材料の量
が10部未満である請求項45に記載の複合体。 - 【請求項48】前記フィブリル材料中の多数の前記フィ
ブリルが、連続的な熱炭素被覆を有しておらず、且つ、
該フィブリルの軸に実質的に平行な黒鉛質層を有する請
求項45、46又は47に記載の複合体。 - 【請求項49】炭素フィブリル材料を製造する方法であ
って、連続的な熱炭素被覆をもたず、複数の黒鉛質層を
有する微細糸状チューブの形態を有する多数の炭素フィ
ブリルからなり、該黒鉛質層のフィブリル軸に沿った長
さがフィブリル直径の2倍以上であり、該フィブリルの
壁厚がフィブリル外径の約0.1〜0.4倍であり且つ該フィ
ブリルの外径が3.5〜75nmである前記材料を製造するの
に十分な温度を包含する反応条件下に、金属触媒と炭素
含有ガスとを反応器中で接触させることからなる方法に
おいて、前記金属触媒が鉄、およびV、Nb、Ta、Cr、M
o、W、Mn、Tc、Re、ランタニドまたはこれらの混合物
より成る群から選択された少なくとも1種の元素より成
ることを特徴とする前記方法。 - 【請求項50】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの少なくとも10%が3.5〜75nmの直
径を有する請求項49に記載の方法。 - 【請求項51】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの少なくとも50%が3.5〜75nmの直
径を有する請求項49に記載の方法。 - 【請求項52】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの少なくとも75%が3.5〜75nmの直
径を有する請求項49に記載の方法。 - 【請求項53】前記形態を有する前記フィブリルにおい
て、前記フィブリルの有効量が3.5〜75nmの直径を有す
る請求項49に記載の方法。 - 【請求項54】前記触媒が更に第VI族元素を少なくとも
1つ含有する請求項53に記載の方法。 - 【請求項55】前記触媒が更に第VII族元素を少なくと
も1つ含有する請求項53に記載の方法。 - 【請求項56】前記ランタニド元素がセリウムである請
求項55に記載の方法。 - 【請求項57】前記触媒が更に第V族元素を少なくとも
1つ含有する請求項53に記載の方法。 - 【請求項58】前記触媒がアルミナ支持体上に堆積して
いる請求項53、54、55に記載の方法。 - 【請求項59】前記アルミナが蒸着アルミナである請求
項58に記載の方法。 - 【請求項60】前記炭素含有ガスが脂肪族炭化水素から
なる請求項49に記載の方法。 - 【請求項61】前記脂肪族炭化水素が、メタン、プロパ
ン、プロピレン又はエチレンである請求項60に記載の方
法。 - 【請求項62】前記炭素含有ガスが酸素含有炭化水素か
らなる請求項49に記載の方法。 - 【請求項63】前記炭素含有ガスが一酸化炭素からなる
請求項49に記載の方法。 - 【請求項64】前記炭素含有ガスが芳香族炭化水素から
なる請求項49に記載の方法。 - 【請求項65】前記芳香族炭化水素がトルエン、ナフタ
レン又はベンゼンである請求項64に記載の方法。 - 【請求項66】前記温度が400〜850℃である請求項49に
記載の方法。 - 【請求項67】前記温度が600〜750℃である請求項49に
記載の方法。 - 【請求項68】更に、前記触媒の金属含有量1重量当た
り前記フィブリルを少なくとも1000重量製造することを
包含する請求項49に記載の方法。 - 【請求項69】更に、前記触媒の金属含有量1重量当た
り前記フィブリルを少なくとも100重量製造することを
包含する請求項49に記載の方法。 - 【請求項70】更に、前記触媒の金属含有量1重量当た
り前記フィブリルを少なくとも10重量製造することを包
含する請求項49に記載の方法。 - 【請求項71】更に、前記触媒の金属含有量1重量当た
り前記フィブリルを少なくとも1重量製造することを包
含する請求項49に記載の方法。 - 【請求項72】更に、前記触媒の金属含有量10重量当た
り前記フィブリルを少なくとも1重量製造することを包
含する請求項49に記載の方法。 - 【請求項73】更に、前記触媒の金属含有量100重量当
たり前記フィブリルを少なくとも1重量製造することを
包含する請求項49に記載の方法。 - 【請求項74】更に、前記触媒の金属含有量1000重量当
たり前記フィブリルを少なくとも1重量製造することを
含有する請求項49に記載の方法。 - 【請求項75】更に、前記反応器の全容積にわたり前記
フィブリルを成長させることを包含する請求項49に記載
の方法。 - 【請求項76】前記反応器内で前記炭素含有ガスを前記
触媒と連続的に接触させることによって、前記フィブリ
ル材料を連続的に製造する請求項49に記載の方法。 - 【請求項77】前記反応器を前記温度に加熱し、その加
熱した前記反応器に前記触媒を加える請求項49に記載の
方法。 - 【請求項78】前記形態を有し、熱炭素被覆によって覆
われた前記フィブリルの表面積が50%未満である請求項
49に記載の方法。 - 【請求項79】前記形態を有し、熱炭素被覆によって覆
われた前記フィブリルの表面積が25%未満である請求項
49に記載の方法。 - 【請求項80】前記形態を有し、熱炭素被覆によって覆
われた前記フィブリルの表面積が5%未満である請求項
49に記載の方法。 - 【請求項81】前記触媒が蒸着アルミナ上に堆積させた
鉄又は鉄−クロム粒子であり、前記炭素含有ガスがエチ
レンであり、且つ前記温度が600〜750℃である請求項49
に記載の方法。 - 【請求項82】請求項49に記載の方法に従って製造され
る炭素フィブリル材料。 - 【請求項83】炭素フィブリルが連続的な熱炭素被覆を
もたず、複数の黒鉛質層を有する微細糸状チューブ形態
を有し、該黒鉛質層のフィブリル軸に沿った長さがフィ
ブリル直径の2倍以上であり、該フィブリルの壁厚がフ
ィブリル外径の約0.1〜0.4倍であり且つ該フィブリルの
外径が3.5〜75nmである炭素フィブリルの製造方法であ
って、鉄とモリブデン、セリウム若しくはマンガンの各
々又はそれらの組み合わせとを含有するが、クロム8重
量%未満を含有する触媒を炭素含有ガスと、前記フィブ
リルを製造するのに十分な反応条件下に反応器内で接触
させることからなる前記方法。 - 【請求項84】炭素フィブリルが連続的な熱炭素被覆を
もたず、複数の黒鉛質層を有する微細糸状チューブ形態
を有し、該黒鉛質層のフィブリル軸に沿った長さがフィ
ブリル直径の2倍以上であり、該フィブリルの壁厚がフ
ィブリル外径の約0.1〜0.4倍であり且つ該フィブリルの
外径が3.5〜75nmである炭素フィブリルの製造方法であ
って、鉄とモリブデン、セリウム若しくはマンガンの各
々又はそれらの組み合わせとを含有する粒状触媒を炭素
含有ガスと、前記フィブリルを製造するのに十分な反応
条件下に反応器内で接触させることからなる前記方法。 - 【請求項85】前記触媒がアルミナ支持体上に堆積して
いる請求項83又は84に記載の方法。 - 【請求項86】前記アルミナが蒸着アルミナである請求
項85に記載の方法。 - 【請求項87】請求項84、85又は86に記載の方法に従っ
て製造される炭素フィブリル。 - 【請求項88】炭素フィブリルが連続的な熱炭素被覆を
もたず、複数の黒鉛質層を有する微細糸状チューブ形態
を有し、該黒鉛質層のフィブリル軸に沿った長さがフィ
ブリル直径の2倍以上であり、該フィブリルの壁厚がフ
ィブリル外径の約0.1〜0.4倍であり且つ該フィブリルの
外径が3.5〜75nmである炭素フィブリルを製造するため
の非水性金属触媒であって、鉄と、第V族、第VI族若し
くは第VII族、又はランタニド類から選択される元素の
少なくとも1つとを含有する前記非水性金属触媒。 - 【請求項89】前記元素がモリブデンである請求項88に
記載の触媒。 - 【請求項90】前記元素がクロムである請求項88に記載
の触媒。 - 【請求項91】前記元素がマンガンである請求項88に記
載の触媒。 - 【請求項92】前記元素がタングステンである請求項88
に記載の触媒。 - 【請求項93】前記元素がバナジウムである請求項88に
記載の触媒。 - 【請求項94】前記元素がセリウムである請求項88に記
載の触媒。 - 【請求項95】前記触媒がアルミナ支持体上に堆積して
いる請求項88、89、90、91、92、93又は94に記載の触
媒。 - 【請求項96】前記アルミナが蒸着されている請求項95
に記載の触媒。
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