JPS6249364B2 - - Google Patents
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- JPS6249364B2 JPS6249364B2 JP58211050A JP21105083A JPS6249364B2 JP S6249364 B2 JPS6249364 B2 JP S6249364B2 JP 58211050 A JP58211050 A JP 58211050A JP 21105083 A JP21105083 A JP 21105083A JP S6249364 B2 JPS6249364 B2 JP S6249364B2
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Description
本発明は気相成長式炭素繊維の製造方法に関す
る。さらに詳しくは炭化水素ガスをキヤリヤガス
と共に電気炉内に導入し、熱分解することにより
炉内に設置した基材上で炭素繊維を製造する方法
に関するものである。 炭化水素を熱分解し、炭素繊維を得る方法は特
開昭48−41039号公報、特公昭51−33210号公報な
どに記載されている。 特開昭48−41039号公報の方法は高弾性率を有
する炭素繊維を得る為に、混合ガスの流速を10〜
30cm／分とし、核生成を1050〜1100℃の低い炉温
で行なわせるものであるが、核生成に長時間を要
し、生成する炭素繊維の発生密度〔基材単位面積
あたりの発生本数）が低く且つ繊維径のバラツキ
が大きい欠点を有する。 特開昭51−33210号公報に開示される方法は核
生成と繊維成長の混合ガス流速を分けて、始めに
100〜1500cm／分の流速で10〜90秒間送入して核
生成を行なわせ、次いで同流速を10〜30cm／分と
して繊維を成長させているが、繊維の発生密度が
充分なものではなく、且つ繊維径のバラツキも満
足されるものではない。 本発明者等は、触媒の分散混合ガスの流速、炭
化水素ガスの濃度及び基材温度について種々検討
した結果本発明に到達した。 即ち、本発明は、触媒が粒径200Å以下の強磁
性金属元素又はその化合物若しくはそれらを含む
合金であり、該触媒の分散媒が非極性有機溶媒で
ある触媒を実質的に独立粒子状態に散布した基材
を電気炉内に設置し、初めにキヤリヤガス中に
0.1〜４容量％の炭化水素ガスを含む混合ガスを
基材温度が1050〜1150℃に保持された炉芯管内に
１〜10cm／分の流速で導入し、30〜90分間繊維の
核生成及び長さ成長を行なわせた後、基材温度を
上昇させつつ混合ガス流速を５〜50cm／分の範囲
内で繊維径の増加と共に混合ガス流速を上げつつ
炭化水素の単位時間当たりの供給量を増加させな
がら繊維の太さ成長を行なわせることを特徴とす
る気相成長式炭素繊維の製造方法であり、従来法
に比べ繊維の発生密度が高く、且つ長さ成長を効
率よく行なわせ、径のバラツキの小さい気相成長
炭素繊維を短時間に大量に製造できる本発明に到
達したものである。 本発明でいう気相成長式炭素繊維とは炭化水素
ガスを熱分解して得られる炭素繊維を意味し、そ
の用語の意味は例えば工業材料第30巻第７号
（1982年）に示されている。 気相成長式炭素繊維の製造方法を第１図を用い
て説明する。発熱体を備えた電気炉９に炉芯管１
を設置し、炉芯管内中央部に触媒散布基材６を装
入し、炉芯管の一端から三方コツク３を用いてキ
ヤリヤガスのみを導入しつつ所定炉温まで昇温す
る。次に三方コツク３を用いてキヤリヤガスを恒
温槽１中のバブラー５に入れ所定濃度の混合ガス
を炉内に導入することにより基材に炭素繊維を生
成させる。 本発明の方法によれば、初めに混合ガス中の炭
化水素ガス濃度を0.1〜４容量％という従来法に
比べ低濃度にすることにより繊維の核が高発生密
度で生成する。特に炭化水素ガス通気初期は上記
範囲内で低濃度の方が好ましい。しかし0.1容量
％以下では供給炭化水素ガス量が少ない為に発生
密度が低くなると共にその後の成長速度が遅く、
好ましくない。４容量％以上では理由が明らかで
はないが炭化水素ガス濃度が高すぎて触媒上への
炭素吸着速度が炭素拡散・析出速度よりも速い為
か基材上に多量の炭素フイルムが生成する。核生
成は炭化水素ガス分圧と共に混合ガスの流速も大
きな影響を及ぼし、本発明によれば１〜10cm／分
という低流速により繊維核が高密度で発生し、そ
の後の長さ成長も充分に行なわれる。従来は10〜
30cm／分あるいは100〜1500cm／分の流速で核生
成が行なわれているが流速が速い為に触媒上への
炭素吸着が不十分な為に発生密度が低くなるもの
と考えられる。従つて混合ガス流速10cm／分以上
では核生成、長さ成長共に不充分となり、そのま
ま炭化水素ガス供給を続けるならば炭素フイルム
が多量に生成する結果となる。混合ガス流速が１
cm／分以下では炭化水素ガスの単位時間当たりの
供給量が低い為に成長速度が遅く、炭化水素ガス
分圧で補足するならば前記したように炭素フイル
ムが生成し好ましくない。 さらに基材温度についても初期の核生成及び長
さ成長に大きな影響を及ぼすことが判り、本発明
によれば1050〜1150℃にすることにより核生成、
長さ成長共に満足される。特に1080〜1120℃の範
囲が両方のバランスがよい。1050℃以下では長さ
成長速度が遅いので長時間を必要とし、1150℃以
上では長さ成長速度は速いが発生密度が低く、炭
化水素ガス分圧を高くするのと同じ傾向を示す。 さらに基材に散布する触媒の種類、粒径、散布
量なども核生成・長さ成長に影響を及ぼす。触媒
としては粒径200Å以下の強磁性金属元素（例え
ばFe.Ni.Coなど）又はその化合物若しくはそれ
らを含む合金を使用する。該超微粒子触媒を長鎖
不飽和脂肪酸イオンの強い化学吸着性を利用して
各種溶媒に安定にコロイド分散できる。本発明に
おいて、分散媒として揮発性の非極性有機溶媒
（例えば、ペンタン、ヘキサンイソオクタンな
ど）を用いることを特徴としている。該触媒分散
液をスプレーにて基材に均一に散布し、該触媒粒
子を実質的に独立した一次粒子の状態で存在させ
ることができる。ただしこの場合触媒粒子の30％
以下が凝集していてもよい。従来、Feなどの遷
移金属超微粒子状触媒をエタノールなどの揮発性
溶媒に懸濁させたものを基材に散布して使用して
いるが、各粒子が数珠玉状に連結しており、各
個々の粒子に析出・成長する気相成長式炭素繊維
の発生密度向上を阻害しているものである。本発
明において、基材に散布した触媒粒子を実質的に
独立粒子状態に存在させることは必要不可欠であ
る。当然のことながら最適触媒散布量があり、最
適触媒散布量は基材単位面積あたり５〜500mg／
m2が好ましく、５mg／m2以下では触媒散布量が少
ない為に発生密度が低く、500mg／m2以上では触
媒粒子の重なりが多くなる為に発生密度が低くな
る。 このように最適条件にて触媒を散布した基材を
電気炉内に設置し、初めにキヤリヤガス中に0.1
〜４容量％の炭化水素ガスを含む混合ガスを基材
温度が1050〜1150℃に保持された炉芯管内に１〜
10cm／分の流速で導入し、30〜90分間繊維の核生
成及び長さ成長を行なわせるが、この場合太さ成
長が全然起らないのではなく長さ成長が主体にな
つていることを付記しておく。この段階で反応を
停止しても、高発生密度で長さの長い炭素繊維が
生成しているので充分各種用途に提供することが
可能である。しかしながら、さらに効率よく繊維
径を太くし繊維径のバラツキの小さい気相成長式
炭素繊維を短時間に製造できることは工業的に極
めて有用であり、本発明によれば長さ成長がほぼ
終了した後、基材温度を上昇させつつ混合ガス流
速を５〜50cm／分の範囲内で繊維径の増加と共に
混合ガス流速を上げつつ単位時間当たりの炭化水
素ガス供給量を増加させながら反応時間を選定す
ることにより任意の繊維径に調節することができ
る。従来法のように混合ガス流速が一定では基材
長さ方向の繊維径のバラツキが大きく、特に基材
後半部（炭化水素ガス排出側）の径の肥大化速度
が遅く反応時間を長くとればとるほど径のバラツ
キは大きくなる。本発明の方法によれば、繊維径
の増加と共に基材温度、混合ガス流速、炭化水素
ガス供給量を上げることにより、理由はよくわか
らないが基材全体に繊維径のバラツキの小さい炭
素繊維を生成させることができる。各々の上昇方
法は連続式でも段階式でもよいが、好ましくは連
続式の方が繊維径のバラツキは小さい。 基材温度の上昇速度は0.2〜２℃／分とするの
が好ましく、0.2℃／分以下では繊維径のバラツ
キが大きく、且つ太さ成長速度が低く、２℃／分
以上ではスス状炭素が繊維に付着しやすいので好
ましくない。 炭化水素ガス供給量は炭化水素ガス濃度一定で
も混合ガス流速上昇により増加するが、炭化水素
ガス濃度を高くすることにより単位時間当たりの
生成量を増加させることができる。 以上のような本発明の方法によれば、基材全体
に高発生密度で且つ繊維径のバラツキの小さい気
相成長式炭素繊維を短時間に大量に製造すること
が可能となり工業的に極めて有利である。 本発明で用いるキヤリヤガスは水素ガスを用い
るが、これにアルゴン、窒素ガス等の不活性ガス
を混合してもよい。 炭化水素はベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類、メタン、エタン、プロパン、
エチレン、プロピレン、アセチレン等の脂肪族炭
化水素類、ナフタレン、フエナントレン等の多環
芳香族炭化水素類等を用いる。 炉芯管内に設置する繊維生成用基材はアルミナ
などのセラミツクス質あるいは黒鉛質のものを使
用する。 キヤリヤガスと炭化水素ガスを、内部に繊維生
成用基材を備えた炉芯管内に送入するが、その際
混合ガスの流速としては炉芯管入口断面における
常温換算値とする。 以下、触媒を実質的に独立粒子状態に散布した
基材を用いて核生成及び長さ成長を行なわせた例
を参考例に、又、本発明の態様を実施例によつて
説明する。 参考例 １ 平均粒径100ÅのFe（真空治金株式会社製）を
ｎ−ヘキサン中に均一分散後、該分散液をスプレ
ーにてアルミナ質基材（外径58mm、内径50mm、長
さ150mmを長さ方向に２分割にしたもの）に50
mg／m2相当量のFeを散布した。 シリコニツト発熱体を備えた電気炉内に水平に
設置されたムライト質炉芯管（内径60mm、長さ
2000mm）内に上記の触媒散布基材を装入した。炉
芯管の一端にガス導入管、他端に排出管を接続
し、炉芯管内をアルゴンガスで置換後、水素ガス
を導入しつつ基材温度が1120℃になるまで昇温し
た。 昇温後、ベンゼン2.4容量％を含む水素ガスと
の混合スガを150c.c.／分（流速5.3cm／分）を60分
間通した。その後、ガスをアルゴンに切換えて冷
却し繊維生成基材を取り出した。生成した炭素繊
維を基材から採取し、繊維の径、長さ、生成量を
測定し、発生密度を算出した。その結果を第１表
に示す。 比較例 １ 参考例１と同様の方法にて触媒を散布したアル
ミナ質基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを導入
しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。昇温後、
ベンゼン10容量％を含む水素との混合ガスを420
c.c.／分（流速14.9cm／分）を60分間流した。その
結果を第１表に示す。 比較例 ２ 参考例１と同様の方法にて触媒を散布したアル
ミナ質基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを導入
しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。 昇温後、ベンゼン2.4容量％を含む水素との混
合ガスを14100c.c.／分（流速500cm／分）を40秒間
流した。その後、混合ガス流速を705c.c.／分（流
速25cm／分）として60分間流した。その結果を第
１表に示す。 比較例 ３ 平均粒径100ÅのFe（真空治金株式会社製）を
エタノールに懸濁した触媒液を用いる以外は全て
参考例１と同様の方法にて実施した。その結果を
第１表に示す。 比較例 ４ 触媒散布量を1000mg／m2とする以外は全て参考
例１と同様の方法にて実施した。その結果を第１
表に示す。 実施例 １ 参考例１と同様の方法にて触媒を散布したアル
ミナ質基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを導入
しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。 昇温後、ベンゼン3.6容量％を含む水素との混
合ガスを100c.c.／分（流速3.5cm／分）を送入し、
45分間核生成及び長さ成長を行なわせた。その
後、135分かけて1235℃まで昇温しつつベンゼン
分圧を2.4容量％から10.5容量％まで徐々に上
げ、且つ混合ガスの流速を1180c.c.／分（流速42
cm／分）まで８c.c.／分の速度で上げていつた。 冷却後、生成した炭素繊維の径、長さ、生成量
を測定し、発生密度を算出した。その結果を第１
表に示す。 比較例 ５ 基材温度を最初から最後まで1100℃一定とする
以外は全て実施例１と同様の方法にて実施した。
その結果を第１表に示す。 比較例 ６ 混合ガス流量を最初から最後まで100c.c.／分と
する以外は全て実施例１と同様の方法にて実施し
た。その結果を第１表に示す。 比較例 ７ ベンゼン供給量を最初から最後まで12.5mg／分
（基材温度と混合ガス流量は実施例１のように上
げていくが、ベンゼン分圧は徐々に下げていく）
とする以外は全て実施例１と同様の方法にて実施
した。その結果を第１表に示す。 実施例 ２ 平均粒径150ÅのFe−Ni（真空治金株式会社
製）をイソオクタン中に均一分散後、該分散液を
アルミナ質基材に100mg／m2相当量のFe−Niを散
布した。該基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを
導入しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。 昇温後、ベンゼン1.2容量％を含む水素との混
合ガスを150c.c.／分（流速5.3cm／分）を45分間送
入し、核生成及び長さ成長を行なわせた。その
後、基材温度を1130℃、1160℃、1190℃、混合ガ
ス流量を300c.c.／分、600c.c.／分、1200c.c.／分、ベ
ンゼン分圧を2.4容量％、4.8容量％、9.6容量％と
いう条件で各45分間階段式に上げていつた。その
結果を第１表に示す。
る。さらに詳しくは炭化水素ガスをキヤリヤガス
と共に電気炉内に導入し、熱分解することにより
炉内に設置した基材上で炭素繊維を製造する方法
に関するものである。 炭化水素を熱分解し、炭素繊維を得る方法は特
開昭48−41039号公報、特公昭51−33210号公報な
どに記載されている。 特開昭48−41039号公報の方法は高弾性率を有
する炭素繊維を得る為に、混合ガスの流速を10〜
30cm／分とし、核生成を1050〜1100℃の低い炉温
で行なわせるものであるが、核生成に長時間を要
し、生成する炭素繊維の発生密度〔基材単位面積
あたりの発生本数）が低く且つ繊維径のバラツキ
が大きい欠点を有する。 特開昭51−33210号公報に開示される方法は核
生成と繊維成長の混合ガス流速を分けて、始めに
100〜1500cm／分の流速で10〜90秒間送入して核
生成を行なわせ、次いで同流速を10〜30cm／分と
して繊維を成長させているが、繊維の発生密度が
充分なものではなく、且つ繊維径のバラツキも満
足されるものではない。 本発明者等は、触媒の分散混合ガスの流速、炭
化水素ガスの濃度及び基材温度について種々検討
した結果本発明に到達した。 即ち、本発明は、触媒が粒径200Å以下の強磁
性金属元素又はその化合物若しくはそれらを含む
合金であり、該触媒の分散媒が非極性有機溶媒で
ある触媒を実質的に独立粒子状態に散布した基材
を電気炉内に設置し、初めにキヤリヤガス中に
0.1〜４容量％の炭化水素ガスを含む混合ガスを
基材温度が1050〜1150℃に保持された炉芯管内に
１〜10cm／分の流速で導入し、30〜90分間繊維の
核生成及び長さ成長を行なわせた後、基材温度を
上昇させつつ混合ガス流速を５〜50cm／分の範囲
内で繊維径の増加と共に混合ガス流速を上げつつ
炭化水素の単位時間当たりの供給量を増加させな
がら繊維の太さ成長を行なわせることを特徴とす
る気相成長式炭素繊維の製造方法であり、従来法
に比べ繊維の発生密度が高く、且つ長さ成長を効
率よく行なわせ、径のバラツキの小さい気相成長
炭素繊維を短時間に大量に製造できる本発明に到
達したものである。 本発明でいう気相成長式炭素繊維とは炭化水素
ガスを熱分解して得られる炭素繊維を意味し、そ
の用語の意味は例えば工業材料第30巻第７号
（1982年）に示されている。 気相成長式炭素繊維の製造方法を第１図を用い
て説明する。発熱体を備えた電気炉９に炉芯管１
を設置し、炉芯管内中央部に触媒散布基材６を装
入し、炉芯管の一端から三方コツク３を用いてキ
ヤリヤガスのみを導入しつつ所定炉温まで昇温す
る。次に三方コツク３を用いてキヤリヤガスを恒
温槽１中のバブラー５に入れ所定濃度の混合ガス
を炉内に導入することにより基材に炭素繊維を生
成させる。 本発明の方法によれば、初めに混合ガス中の炭
化水素ガス濃度を0.1〜４容量％という従来法に
比べ低濃度にすることにより繊維の核が高発生密
度で生成する。特に炭化水素ガス通気初期は上記
範囲内で低濃度の方が好ましい。しかし0.1容量
％以下では供給炭化水素ガス量が少ない為に発生
密度が低くなると共にその後の成長速度が遅く、
好ましくない。４容量％以上では理由が明らかで
はないが炭化水素ガス濃度が高すぎて触媒上への
炭素吸着速度が炭素拡散・析出速度よりも速い為
か基材上に多量の炭素フイルムが生成する。核生
成は炭化水素ガス分圧と共に混合ガスの流速も大
きな影響を及ぼし、本発明によれば１〜10cm／分
という低流速により繊維核が高密度で発生し、そ
の後の長さ成長も充分に行なわれる。従来は10〜
30cm／分あるいは100〜1500cm／分の流速で核生
成が行なわれているが流速が速い為に触媒上への
炭素吸着が不十分な為に発生密度が低くなるもの
と考えられる。従つて混合ガス流速10cm／分以上
では核生成、長さ成長共に不充分となり、そのま
ま炭化水素ガス供給を続けるならば炭素フイルム
が多量に生成する結果となる。混合ガス流速が１
cm／分以下では炭化水素ガスの単位時間当たりの
供給量が低い為に成長速度が遅く、炭化水素ガス
分圧で補足するならば前記したように炭素フイル
ムが生成し好ましくない。 さらに基材温度についても初期の核生成及び長
さ成長に大きな影響を及ぼすことが判り、本発明
によれば1050〜1150℃にすることにより核生成、
長さ成長共に満足される。特に1080〜1120℃の範
囲が両方のバランスがよい。1050℃以下では長さ
成長速度が遅いので長時間を必要とし、1150℃以
上では長さ成長速度は速いが発生密度が低く、炭
化水素ガス分圧を高くするのと同じ傾向を示す。 さらに基材に散布する触媒の種類、粒径、散布
量なども核生成・長さ成長に影響を及ぼす。触媒
としては粒径200Å以下の強磁性金属元素（例え
ばFe.Ni.Coなど）又はその化合物若しくはそれ
らを含む合金を使用する。該超微粒子触媒を長鎖
不飽和脂肪酸イオンの強い化学吸着性を利用して
各種溶媒に安定にコロイド分散できる。本発明に
おいて、分散媒として揮発性の非極性有機溶媒
（例えば、ペンタン、ヘキサンイソオクタンな
ど）を用いることを特徴としている。該触媒分散
液をスプレーにて基材に均一に散布し、該触媒粒
子を実質的に独立した一次粒子の状態で存在させ
ることができる。ただしこの場合触媒粒子の30％
以下が凝集していてもよい。従来、Feなどの遷
移金属超微粒子状触媒をエタノールなどの揮発性
溶媒に懸濁させたものを基材に散布して使用して
いるが、各粒子が数珠玉状に連結しており、各
個々の粒子に析出・成長する気相成長式炭素繊維
の発生密度向上を阻害しているものである。本発
明において、基材に散布した触媒粒子を実質的に
独立粒子状態に存在させることは必要不可欠であ
る。当然のことながら最適触媒散布量があり、最
適触媒散布量は基材単位面積あたり５〜500mg／
m2が好ましく、５mg／m2以下では触媒散布量が少
ない為に発生密度が低く、500mg／m2以上では触
媒粒子の重なりが多くなる為に発生密度が低くな
る。 このように最適条件にて触媒を散布した基材を
電気炉内に設置し、初めにキヤリヤガス中に0.1
〜４容量％の炭化水素ガスを含む混合ガスを基材
温度が1050〜1150℃に保持された炉芯管内に１〜
10cm／分の流速で導入し、30〜90分間繊維の核生
成及び長さ成長を行なわせるが、この場合太さ成
長が全然起らないのではなく長さ成長が主体にな
つていることを付記しておく。この段階で反応を
停止しても、高発生密度で長さの長い炭素繊維が
生成しているので充分各種用途に提供することが
可能である。しかしながら、さらに効率よく繊維
径を太くし繊維径のバラツキの小さい気相成長式
炭素繊維を短時間に製造できることは工業的に極
めて有用であり、本発明によれば長さ成長がほぼ
終了した後、基材温度を上昇させつつ混合ガス流
速を５〜50cm／分の範囲内で繊維径の増加と共に
混合ガス流速を上げつつ単位時間当たりの炭化水
素ガス供給量を増加させながら反応時間を選定す
ることにより任意の繊維径に調節することができ
る。従来法のように混合ガス流速が一定では基材
長さ方向の繊維径のバラツキが大きく、特に基材
後半部（炭化水素ガス排出側）の径の肥大化速度
が遅く反応時間を長くとればとるほど径のバラツ
キは大きくなる。本発明の方法によれば、繊維径
の増加と共に基材温度、混合ガス流速、炭化水素
ガス供給量を上げることにより、理由はよくわか
らないが基材全体に繊維径のバラツキの小さい炭
素繊維を生成させることができる。各々の上昇方
法は連続式でも段階式でもよいが、好ましくは連
続式の方が繊維径のバラツキは小さい。 基材温度の上昇速度は0.2〜２℃／分とするの
が好ましく、0.2℃／分以下では繊維径のバラツ
キが大きく、且つ太さ成長速度が低く、２℃／分
以上ではスス状炭素が繊維に付着しやすいので好
ましくない。 炭化水素ガス供給量は炭化水素ガス濃度一定で
も混合ガス流速上昇により増加するが、炭化水素
ガス濃度を高くすることにより単位時間当たりの
生成量を増加させることができる。 以上のような本発明の方法によれば、基材全体
に高発生密度で且つ繊維径のバラツキの小さい気
相成長式炭素繊維を短時間に大量に製造すること
が可能となり工業的に極めて有利である。 本発明で用いるキヤリヤガスは水素ガスを用い
るが、これにアルゴン、窒素ガス等の不活性ガス
を混合してもよい。 炭化水素はベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類、メタン、エタン、プロパン、
エチレン、プロピレン、アセチレン等の脂肪族炭
化水素類、ナフタレン、フエナントレン等の多環
芳香族炭化水素類等を用いる。 炉芯管内に設置する繊維生成用基材はアルミナ
などのセラミツクス質あるいは黒鉛質のものを使
用する。 キヤリヤガスと炭化水素ガスを、内部に繊維生
成用基材を備えた炉芯管内に送入するが、その際
混合ガスの流速としては炉芯管入口断面における
常温換算値とする。 以下、触媒を実質的に独立粒子状態に散布した
基材を用いて核生成及び長さ成長を行なわせた例
を参考例に、又、本発明の態様を実施例によつて
説明する。 参考例 １ 平均粒径100ÅのFe（真空治金株式会社製）を
ｎ−ヘキサン中に均一分散後、該分散液をスプレ
ーにてアルミナ質基材（外径58mm、内径50mm、長
さ150mmを長さ方向に２分割にしたもの）に50
mg／m2相当量のFeを散布した。 シリコニツト発熱体を備えた電気炉内に水平に
設置されたムライト質炉芯管（内径60mm、長さ
2000mm）内に上記の触媒散布基材を装入した。炉
芯管の一端にガス導入管、他端に排出管を接続
し、炉芯管内をアルゴンガスで置換後、水素ガス
を導入しつつ基材温度が1120℃になるまで昇温し
た。 昇温後、ベンゼン2.4容量％を含む水素ガスと
の混合スガを150c.c.／分（流速5.3cm／分）を60分
間通した。その後、ガスをアルゴンに切換えて冷
却し繊維生成基材を取り出した。生成した炭素繊
維を基材から採取し、繊維の径、長さ、生成量を
測定し、発生密度を算出した。その結果を第１表
に示す。 比較例 １ 参考例１と同様の方法にて触媒を散布したアル
ミナ質基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを導入
しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。昇温後、
ベンゼン10容量％を含む水素との混合ガスを420
c.c.／分（流速14.9cm／分）を60分間流した。その
結果を第１表に示す。 比較例 ２ 参考例１と同様の方法にて触媒を散布したアル
ミナ質基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを導入
しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。 昇温後、ベンゼン2.4容量％を含む水素との混
合ガスを14100c.c.／分（流速500cm／分）を40秒間
流した。その後、混合ガス流速を705c.c.／分（流
速25cm／分）として60分間流した。その結果を第
１表に示す。 比較例 ３ 平均粒径100ÅのFe（真空治金株式会社製）を
エタノールに懸濁した触媒液を用いる以外は全て
参考例１と同様の方法にて実施した。その結果を
第１表に示す。 比較例 ４ 触媒散布量を1000mg／m2とする以外は全て参考
例１と同様の方法にて実施した。その結果を第１
表に示す。 実施例 １ 参考例１と同様の方法にて触媒を散布したアル
ミナ質基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを導入
しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。 昇温後、ベンゼン3.6容量％を含む水素との混
合ガスを100c.c.／分（流速3.5cm／分）を送入し、
45分間核生成及び長さ成長を行なわせた。その
後、135分かけて1235℃まで昇温しつつベンゼン
分圧を2.4容量％から10.5容量％まで徐々に上
げ、且つ混合ガスの流速を1180c.c.／分（流速42
cm／分）まで８c.c.／分の速度で上げていつた。 冷却後、生成した炭素繊維の径、長さ、生成量
を測定し、発生密度を算出した。その結果を第１
表に示す。 比較例 ５ 基材温度を最初から最後まで1100℃一定とする
以外は全て実施例１と同様の方法にて実施した。
その結果を第１表に示す。 比較例 ６ 混合ガス流量を最初から最後まで100c.c.／分と
する以外は全て実施例１と同様の方法にて実施し
た。その結果を第１表に示す。 比較例 ７ ベンゼン供給量を最初から最後まで12.5mg／分
（基材温度と混合ガス流量は実施例１のように上
げていくが、ベンゼン分圧は徐々に下げていく）
とする以外は全て実施例１と同様の方法にて実施
した。その結果を第１表に示す。 実施例 ２ 平均粒径150ÅのFe−Ni（真空治金株式会社
製）をイソオクタン中に均一分散後、該分散液を
アルミナ質基材に100mg／m2相当量のFe−Niを散
布した。該基材を炉芯管内に装入し、水素ガスを
導入しつつ基材温度を1100℃まで昇温した。 昇温後、ベンゼン1.2容量％を含む水素との混
合ガスを150c.c.／分（流速5.3cm／分）を45分間送
入し、核生成及び長さ成長を行なわせた。その
後、基材温度を1130℃、1160℃、1190℃、混合ガ
ス流量を300c.c.／分、600c.c.／分、1200c.c.／分、ベ
ンゼン分圧を2.4容量％、4.8容量％、9.6容量％と
いう条件で各45分間階段式に上げていつた。その
結果を第１表に示す。
【表】
【表】
第１表に示す変動率とは（標準偏差／平均値）
×100である。繊維発生密度とは生成した炭素繊
維の基材単位面積当たりの発生本数である。
×100である。繊維発生密度とは生成した炭素繊
維の基材単位面積当たりの発生本数である。
第１図は本発明の気相成長式炭素繊維の製造方
法を示す説明用図である。 １……恒温槽、２……炭化水素、３……三方コ
ツク、４……炉芯管、５……バブラー、６……基
材、７……炭素繊維、８……シール用ゴム栓、９
……電気炉。
法を示す説明用図である。 １……恒温槽、２……炭化水素、３……三方コ
ツク、４……炉芯管、５……バブラー、６……基
材、７……炭素繊維、８……シール用ゴム栓、９
……電気炉。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 触媒が粒径200Å以下の強磁性金属元素又は
その化合物若しくはそれらを含む合金であり、該
触媒の分散媒が非極性有機溶媒である触媒を独立
粒子状態に散布した基材を電気炉内に設置し、初
めにキヤリヤガス中に0.1〜４容量％の炭化水素
ガスを含む混合ガスを基材温度が1050〜1150℃に
保持された炉芯管内に１〜10cm／分の流速で導入
し、30〜90分間繊維の核生成及び長さ成長を行な
わせた後、基材温度を上昇させつつ混合ガス流速
を５〜50cm／分の範囲内で繊維径の増加と共に混
合ガス流速を上げつつ単位時間当たりの炭化水素
ガス供給量を増加させながら繊維の太さ成長を行
なわせることを特徴とする気相成長式炭素繊維の
製造方法。 ２ 基材に散布する触媒量が３〜500mg／m2であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
製造方法。 ３ 基材温度を0.2〜２℃／分の速度で上昇させ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21105083A JPS60104526A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 気相成長式炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21105083A JPS60104526A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 気相成長式炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60104526A JPS60104526A (ja) | 1985-06-08 |
| JPS6249364B2 true JPS6249364B2 (ja) | 1987-10-19 |
Family
ID=16599549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21105083A Granted JPS60104526A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | 気相成長式炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60104526A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4663230A (en) * | 1984-12-06 | 1987-05-05 | Hyperion Catalysis International, Inc. | Carbon fibrils, method for producing same and compositions containing same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5064527A (ja) * | 1973-10-18 | 1975-05-31 | ||
| JPS57117622A (en) * | 1981-01-14 | 1982-07-22 | Showa Denko Kk | Production of carbon fiber through vapor-phase process |
-
1983
- 1983-11-11 JP JP21105083A patent/JPS60104526A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5064527A (ja) * | 1973-10-18 | 1975-05-31 | ||
| JPS57117622A (en) * | 1981-01-14 | 1982-07-22 | Showa Denko Kk | Production of carbon fiber through vapor-phase process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60104526A (ja) | 1985-06-08 |
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