JPH0465526A - 気相法炭素繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は気相法炭素繊維と（に複合材料等に任意の割合
で配合することのできる羽毛状の炭素繊維を効率よく製
造する方法に関する。

〔従来の技術］ 従来、炭素質繊維を製造する方法としては、炭素含有化
合物を紡糸したのち熱分解する方法が知られており、た
とえばピッチの溶融紡糸を利用したり、合成繊維を炭化
して炭素質フィラメントを製造する方法がある。しかし
、このような方法で得られる繊維は比較的に太くて長い
から、複雑な形状に成形して用いられる合成樹脂組成物
に対する補強材として用いるには、短く切断する必要が
あり、また径が太すぎるという欠点もあった。

これに対して、ガス状の炭化水素を高温で熱分解して炭
素質ウィスカを製造する方法、例えば超微粒金属の分解
触媒を用いる方法やケイ素質の分解触媒を用いる方法が
知られている。かかるウィスカ状の炭素質繊維のうち、
触媒としてのケイ素を含有する物質と活性化剤としてイ
オウを含有する物質との存在下に、非酸化性雰囲気下で
炭化水素化合物を高温熱分解して得た炭素質繊維は、直
径が０．１〜ｌ、ｃｚｍでアスペクト比（長さ／直径比
）が１００以上、特に１０００以上という特殊な形態を
持ち、合成樹脂等に配合した複合材料を得るには好適な
ものであることが知られている（特開昭５６−１１８９
１３、特開昭６２−１６２６９９など）。

しかしこのようなウィスカ状の炭素質繊維を製造するに
あたっては、管状の反応器中で高温に加熱したケイ素質
のセラミックス基板の上に硫化水素などのイオウ含有物
質と原料炭化水素とを水素などのキャリヤガスと共に通
ずる方法を用いており、工業的に利用できる量の炭素繊
維を製造するには生産性が低く、効率の悪いものであっ
た。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］ このような事情の下で、本発明は細くてアスペクト比が
大きいウィスカ状の炭素繊維を連続的にしかも効率よく
製造できる方法を提供することを目的としたものである
。

〔課題を解決するための手段〕

このような本発明の目的は、ガス状の炭化水素化合物を
非酸化性雰囲気中でイオウまたはイオウを含む化合物か
らなる活性化剤の存在下にケイ素またはケイ素を含む化
合物からなる触媒と接触させて炭素繊維を製造するに当
り、高温に維持した縮型反応炉中に設けた通気性篩板を
通じて下方から水素を導入することにより該篩板の上の
微粉末触媒を浮Ｍ流動させるとともに、該反応炉の下部
にガス状の炭化水素化合物とガス状の活性化剤と非酸化
性キャリヤガスとを供給し、ガスに伴われて反応帯域か
ら分離する炭素繊維を該反応炉の上部から回収すること
を特徴とする気相法炭素繊維の製造法によって達成する
ことができる。

本発明における触媒として用いられるケイ素を含有する
物質としては、単体ケイ素、二酸化ケイ素、二硫化ケイ
素、炭化ケイ素、その他各種の金属ケイ酸塩などが利用
できるが、これらの中から選択された物質を微粉末形態
として利用する。

また活性化剤であるイオウを含有する物質としては、単
体イオウ、硫化水素、二硫化炭素、メルカプタンやチオ
エーテル等の有機チオ化合物などの物質で、常温または
高温で気体となり得るものが用いうる。

本発明において炭素繊維の原料となる炭化水素化合物と
しては、メタン、エタン、エチレン等のような飽和ある
いは不飽和の脂肪族炭化水素、ヘンゼン、キシレン、ナ
フタレン等の芳香族炭化水素、または脂環式炭化水素な
どの炭化水素のみならず、分子内に酸素、窒素など他の
原子を含むものも用いることができ、単一物質であって
もよいが、これらの混合物であってもよい。

本発明において使用されるキャリヤガスは、原料の炭化
水素化合物や活性化剤の濃度を所定範囲に調節しつつこ
れらを触媒上に送入し、かつ反応室内の雰囲気を非酸化
性状態に維持し反応の速度を制御するためのもので、た
とえば水素などの還元性ガスやアルゴン、窒素などの不
活性ガスなどを用いることができる。

本発明において用いられる反応炉は、例えば第１図に示
すような縦型のものであり、下方から反応帯域にまで達
するように設けられたキャリヤガス導入管１の末端に通
気性の篩板２が取り付けられ、筒状体３によって囲まれ
ている。また反応炉の下端部には原料の炭化水素化合物
及び活性化剤が導入できるように構成しである。反応炉
の上端には生成した炭素繊維を捕集する装置（図示しな
い）が設けられ、これを通って反応ガスが排出されるよ
うになっている。なお４は原料導入管、５は活性化側導
入管である。

このような反応装置を用いて炭素繊維を製造するには、
篩板２の上に゛触媒微粉末６を載せ、ついでキャリヤガ
スを供給して反応炉内を置換し、触媒微粉末をキャリヤ
ガスによって流動させながらヒータ７によって反応炉を
加熱し、所定の反応温度例えば１２００〜１４００℃に
達したのちに原料である炭化水素と活性化剤とを好まし
くはキャリヤガスとともに反応炉の下部に供給し、炉内
を上昇させる。この際、活性化剤と炭化水素化合物とキ
ャリヤガスとの混合気体を送入するようにしてもよい。

炭化水素と活性化剤とはキャリヤガスによって浮遊流動
している触媒微粉末６と接触し、触媒を活性点とする炭
素繊維の成長が開始される。

こうして次第に成長じた炭素繊維７は篩板２の上に正ま
れなくなって、ついには反応ガスとともに反応帯域から
運び出され、捕集装置によって捕捉回収される。

〔作　用］ かかる本発明の方法によれば、長時間の連続運転により
、結晶性が優れた極めて均一な品質の炭素繊維が効率よ
く得られる。

〔実施例〕

第１閲のような内径１５０ｍｍ、長さ１．２　ｍのアル
ミナセラミックス類の継型反応炉内に、焼結アルミナセ
ラミックス篩板２を先端部に取り付けた黒鉛製のキャリ
ヤガス導入管１を設け、更に篩板２を囲むように黒鉛製
の筒状体３を設けた。径２０＋＋ｍ＋の篩Ｆｉ２の上に
は触媒６として径０．１〜２μｍの炭化ケイ素の微粉末
３４０ｇを載せ、反応炉内をキャリヤガス導入管１、原
料導入管４及び活性他剤導入管５から導入した水素で置
換し、次いで６容量％の硫化水素を含む水素を活性他剤
導入管５から少しずつ流通させなからヒータ７に通電し
、１時間かけて１３００°Ｃ迄昇温させた。この後、１
２容量％の硫化水素を含む水素と２０容量％のヘンゼン
蒸気を含む水素とをそれぞれ活性他剤導入管５と原料導
入管４とから反応炉内に送入′−ながら１３００°Ｃで
反応させた。反応炉中の平均ガス流速は４０ｃｍ／分で
あった。

反応は約３０分後には定常状態となり、１分間あたり１
ｇの炭素繊維が得られた。

〔発明の効果〕

本発明の気相法炭素繊維の製造法によれば、合成樹脂や
ゴム等に配合してずくれた補強材となる炭素繊維を、高
い効率で製造できる特長を存し、産業上大きな意義を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相法炭素繊維の製造法を実施するた
めの装置の例の概念図である。 １・・・キャリヤガス導入管、２・・・篩板、３・・・
筒状体、４・・・原料導入管、５・・・活性化側導入管
、６・・・触媒微粉末、７・・・ヒータ、訃・・炭素繊
維。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガス状の炭化水素化合物を非酸化性雰囲気中でイオウ
   またはイオウを含む化合物からなる活性化剤の存在下に
   ケイ素またはケイ素を含む化合物からなる触媒と接触さ
   せて炭素繊維を製造するに当り、高温に維持した縦型反
   応炉中に設けた通気性篩板を通じて下方から水素を導入
   することにより該篩板の上の微粉末触媒を浮遊流動させ
   るとともに、該反応炉の下部にガス状の炭化水素化合物
   とガス状の活性化剤と非酸化性キャリヤガスとを供給し
   、ガスに伴われて反応帯域から分離する炭素繊維を該反
   応炉の上部から回収することを特徴とする気相法炭素繊
   維の製造法。