JPS60181319A - 気相法による炭素繊維の製造方法 - Google Patents

気相法による炭素繊維の製造方法

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JPS60181319A
JPS60181319A JP3088684A JP3088684A JPS60181319A JP S60181319 A JPS60181319 A JP S60181319A JP 3088684 A JP3088684 A JP 3088684A JP 3088684 A JP3088684 A JP 3088684A JP S60181319 A JPS60181319 A JP S60181319A
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Kohei Arakawa
公平 荒川
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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】 [発明の属する技術分野1 本発明は、気相中で炭素繊維を製造する方法に関し、更
に詳細には、−酸化炭素ガスと有rIi遷移金属化合物
のガスとキャリヤガスとの混合ガスを600℃から13
00℃の範囲で加熱することを特徴とする気相法による
炭素繊維の製造方法に関する。
■従来技術とその問題点] 気相法による炭素繊維は、結晶配向性lこ優れているた
め、機械的特性電気的特性、生化学的特性等において、
従来の炭素繊維にみられない優れた特性を有している。
 従来、気相法による炭素繊維は電気炉内にアルミナ黒
鉛などの基板を置鰺、この表面に鉄ニッケルなどの超微
粒子触媒を分散せしめ、水素ガスにより還元した後、ベ
ンゼン等の炭化水素がスと水素等のキャリヤガスとの混
合ガスを熱分解することにより生成される。しかし、こ
の方法では、(1)基板表面の微妙な温度ムラや、周囲
の繊維の密生度によって長さの不均一が起り易いこと、
また(2)炭素の供給源としてのがスが反応によって消
費されるため、入口、出口において濃度差が生じ、その
ため入口、出口でa朧径が異なること(3)基板表面で
のみ生成が行なわれるため反応管の中心部分は反応に関
与せず収率が悪いこと、(4)超微粒子の基板への分散
、還元、成長、次いで繊維の取り出しという独立に実施
を必要とするプロセスがあるため、連続製造が不可能で
あり、従って生産性が悪い等の問題点を有する。
1発明の目的] それ故、この発明の目的は、上述の問題点を除去し、生
産性と品質を高めることのでトる気相法による炭素繊維
の連続製造方法を提供するにある。
[発明の要点] この目的を達成するため、この発明に係る気相法による
炭素繊維の製造方法は、−酸化炭素ガスと有機遷移金属
化合物のガスとキャリヤガスとの混合ガスを加熱するこ
とを特徴とする。
本発明における有機遷移金属化合物とは、アルキル基と
金属が結合したアルキル金属、アリル基と金属が結合し
た7リル錯体、炭素間2重結合や3重結結合と金属とが
結合したπ−コンプレックスとキレート型化合物金属と
カルボニルの結合等に代表される有機遷移金属化合物で
ある。またここで遷移金属としては、スカンツウム、チ
タン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、
ニッケル、イツトリウム、ジルコニウム、二オフ會モリ
ブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タンタル
、タングステン、レニウム、イリジウム、白金、を指す
ものであるが、これらのうち特に周期律表[族に属する
もの、その内で特に鉄、ニッケル、コバルト。
が好適であって、鉄が最も好適である。有機遷移金属化
合物の具体的例を挙げると、アルキル金属として(C4
H*)nTi、CHICHCI%Mn(Co)s、CH
2O−C。
1 (CxHs)zFeBr(Ct&)FeBr2 ;アリ
ル金属として(CsHs ) s P t I ;π−
コンプレックスとして(Cs Ha )2 Fe、 (
C6H6)2 MO,CC9H7)2 Fe(CsHs
 Fe (Co)2 )! 、 (CsH6Fe (G
o)! )CI!、 CC8H6Fe (Co )t 
)CN。
カルボニル結合として、F、e(Co)s −F 82
(Co)−Ni(Co)4.Cr(Co)s 2Mo 
(Co)s−W(Go)s等に代表される。
また、有機遷移金属の混合物の使用も可能である。
また本発明におけるキャリヤガスとは、周期律表0族の
アルゴン、ヘリウム等の希ガスおよび水素窒素、二酸化
炭素または、これらの混合ガスの中から選択されるガス
を主体としたガスである。
上記以外にキャリヤガス成分中20%以下の割合で他の
ガスを混合することが可能である。この種の少量成分ガ
スとしては、硫化水素ガス、または二硫化炭素等の炭素
と硫黄の化合物の蒸気等が好ましい。ノ10デン、ハロ
ゲン化水素、水蒸気等は共に収率な低下させる原因とな
り好ましくない。
本発明の方法を具体的に説明すると、−酸化炭素ガスと
有機遷移金属化合物のガスと0〜20%の少量ガスを含
むキャリヤガスとの混合物を好ましくは600℃〜13
00℃、更に好適には1050°C〜1200℃に加熱
する。
有機遷移金属化合物が液体または固体の場合は加熱蒸発
または昇華させて得られるガスを使用する。−酸化炭素
ガスおよび有m遷移金属化合物のガスの全混合物ガスに
占める割合は好ましくは各々0.1〜60%、0.01
〜40%、更に好ましくは各々1.0〜30%、0.0
5〜10%である。
本発明は、−酸化炭素ガスと有機遷移金属化合物のガス
とを反応炉内で同時に加熱する方法であるが、この方法
によって生成された炭素繊維の透過型電子顕微鏡写真の
観察によって炭素繊維内に50λ 〜200A の金属
の超微粒子を確認できた。この事実から有機遷移金属化
合物が反応炉内で熱分解し遊離した金属原子が凝集して
超微粒子に成長し、触媒として機能したものと判断する
本発明によれば、従来のように反応が基板表面だけでな
く全域にわたっているため高収率が得られる。また気相
中で生成している炭素繊維は、浮遊運動をしているため
各繊維は平均的に同一の条件で生成していると考えてお
く、生成炭素NIt維の形状及び大外さけ非常に均一と
なる。更に実験によると、1100℃以下では主として
長さの成長が起り、1100℃を超えると径の成長が目
立ってくる。長さの成長範囲においては、生成する炭素
繊維の長さが混合ガスの炉内の滞留時間にほぼ比例する
ため、1100℃以下の加熱炉と1100℃以上の加熱
炉を直列につなぐことによって希望する径と長さの炭素
繊維を連続的に生成することが可能である。
特に従来の炭素i雑からは得ることができなかった艮さ
0.2μ〜2000μ径0.05μ〜10μの範囲の7
スペクト比の揃った短繊維を高収率で且つ連続的に製造
することが可能である。
[発明の実施例1 次に、この発明に係る気相法による炭素繊維の製造方法
の実施例を添イ′−1図面を参照しながら詳説する。
まず、本発明における気相法による炭素繊維を製造する
ために使用した装置についてその概略を示すと第1図の
通りである。
第1図において、1は有m遷移金属化合物のリザーバー
、2はキャリヤガス導入管、3は一酸化炭素ガス導入管
、4は硫化水素ガス等の少量成分ガス導入管である。ま
た1の有機遷移金属化合物のりザーパーは温度制御され
ておりガスの気化量がコントロールされる。
5.6.7のバルブを開けることによってキャリヤガス
、−酸化炭素ガス、有機遷移金属化合物のガス及び少量
成分ガスの混合ガスが、8の加熱炉で一定温度に加熱さ
れた反応管9に送られ、その内部で触媒形成並びに炭素
繊維の気相生成が行われる。微細炭素繊維の自然落下速
度は極めで遅いため、混合ガスの流れとともに10の金
属繊mフィルターに送られ、そこで炭素繊維のみが捕集
される。以下実施結果を表−1に示す。
注5・収量は繊維フィルターにおける捕集量と反応管内
の残留量の総和である。
・ガス流量は標準状態に換算した値である。
【図面の簡単な説明】
第1図は気相T&長炭素繊維の製造に使用した実験装置
の系統図である。 1・・有81遷移金属化合物ウリザーパー、2・・キャ
リヤガス導入管、3・・−酸化炭素がス導入管、4・・
少量成分ガス導入管、5.6.7・・バルブ、8・・加
熱路、9・・反応管、10・・金属繊維フィルター。 第1図 手続補正書(自発) 昭和59年4月夕日 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第30886号 2、発明の名称 気相法による炭素繊維の製造方法 代表者 音 桂 二 部 4、代 理 人 (1)明細書の 明の詳細な説明の欄 特願昭59−30886号 補 正 書 1、明細書第3頁第9行 「有機遷移金属化合物とは、アルキル基」を [有機遷移金属化合物とは、遷移金属の有機化合物全般
を対象としており、例えばアルキル基」と補正します。 2、同 第3頁第14行 「遷移金属としては、スカンジウム」を「遷移金属とし
ては、好ましくはスカンジウム」と補正します。 3、同 第3頁第18〜19行 [白金、を指さすものであるが、」を 「白金等であるが、」と補正します。 4、同 第6頁第11行 [と考えておく、生成炭素繊維」を 「と考えられる。そのため生成炭素繊維」と補正します
。 5、同 第8頁表−1第4番目実施例の収量(g)の欄 「少量」を [0,2」と補正します。 手続補正書(方式) %式% 1、事・件の表示 昭和59年 特許願第30886号 2、発明の名称 気相法による炭素繊維の製造方法 、補正をする者 事件との関係 特許出願人 代表音 音 桂 二 部 、代 理 人 郵便番号150−91 住 所 東京都渋谷区恵比寿3丁目43番2号日機装株
式会社内 昭和59年5月9日 、補正の対象 特願昭59−30886号 補 正 書 1、明細書第8頁を以下のとおり補正します。 「自然落下速度は極めて遅いため、混合ガスの流れとと
もに10の金属繊維フィルターに送られ、そこで炭素繊
維のみが捕集される。以下実施結果を表−1に示す。 実施例 表−1 注)・収量は繊維フィルターにおける捕集量と反応管内
の残留量の総和である。 ・ガス流量は標準状態に換算した値である。 4、図面の簡単な説明 」

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−酸化炭素ガスと有機遷移金属化合物のガスとキ
    ャリヤガスとの混合ガスを加熱することを特徴とする気
    相法による炭素繊維の製造方法。
  2. (2)混合ガスの加熱は600℃乃至1300℃である
    特許請求の範囲mi項記載の気相法による炭素繊維の製
    造方法。
JP3088684A 1984-02-21 1984-02-21 気相法による炭素繊維の製造方法 Granted JPS60181319A (ja)

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