(57)【要約】微細な炭素繊維を特定の容器に充填あるいは圧密成型せずに、該炭素繊維生成の反応炉から取り出された粉体のまま、または微細な炭素繊維を圧縮して解砕し不定形の粉体状にした後に不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で８００℃以上の温度で加熱炉で加熱して、繊維に付着している揮発成分を気化させ、さらに高い温度で炭化させる粉体熱処理方法、及び加熱炉部分が、炉内の微細な炭素繊維押し込み板または攪拌装置で仕切られて、これらの板又は装置で仕切られたコンパートメントのうち繊維供給口に近い部分に雰囲気ガス抜き出し管を設け、該繊維の出口に近い部分にガス供給口を設けた粉体熱処理装置。
2004038074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細な炭素繊維を、特定の容器に充填あるいは圧密成型せずに、該炭素繊維生成の反応炉から取り出された粉体のままで不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で８００℃以上の温度で加熱処理することを特徴とする粉体熱処理方法。
【請求項２】
微細な炭素繊維を、圧縮して解砕し不定形の粉体状にした後に不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で８００℃以上の温度で加熱処理することを特徴とする粉体熱処理方法。
【請求項３】
請求の範囲２において、解砕後の粉体の嵩密度が、１５〜３５ｋｇ／ｍ３である粉体熱処理方法。
【請求項４】
上記加熱処理は、１）８００〜１５００℃の温度で該微細な繊維に付着している揮発成分を気化させ、次いで２）１３００〜３０００℃の温度で炭化させる工程を含むことを特徴とする請求の範囲１〜３のいずれかに記載の粉体熱処理方法。
【請求項５】
微細な炭素繊維を、特定の容器に充填あるいは圧密成型せずに、該炭素繊維生成の反応炉から取り出された粉体のままで不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で８００℃以上の温度で加熱するための加熱炉を備えることを特徴とする粉体熱処理装置。
【請求項６】
微細な炭素繊維を、圧縮して解砕し不定形の粉体状にした後に不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で８００℃以上の温度で加熱するための加熱炉を備えることを特徴とする粉体熱処理装置。
【請求項７】
加熱炉において、微細な炭素繊維粉体の供給口に近い部分に雰囲気ガス抜き出し口を設け、微細な炭素繊維粉体の排出口に近い部分に雰囲気ガス供給口を備えることを特徴とする粉体処理装置。
【請求項８】
加熱炉が、炉内の微細な炭素繊維押し込み板または撹拌装置で仕切られて、これらの板または装置で仕切られたコンパートメントのうち炭素繊維粉体の供給口に近い部分に雰囲気ガス抜き出し管を設け、該粉体の出口に近い部分にガス供給口を備えることを特徴とする請求の範囲５または６に記載の粉体熱処理装置。
【請求項９】
加熱炉において、微細な炭素繊維粉体排出口の直前または直後に、加熱炉内に圧力変動を与えるための気体貯槽が取り付けられている請求の範囲５〜７のいずれかに記載の粉体熱処理装置。
【請求項１０】
上記気体貯槽による圧力変動を加熱炉に与えるための開閉可能弁または板を持つ請求の範囲９記載の粉体熱処理装置。
【請求項１１】
微細な炭素繊維を前記加熱炉に供給する供給装置、前記加熱炉に不活性ガスまたは水素ガスを供給する雰囲気ガス供給装置、前記加熱炉の内部における粉体の流れを制御する制御装置、前記加熱炉から微細な炭素繊維を回収する回収装置、前記加熱炉からの排ガス中の同伴成分をトラップするトラップ装置をさらに備えることを特徴とする請求の範囲５〜１０のいずれかに記載の粉体熱処理装置。
【請求項１２】
供給された微細な炭素繊維を、不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で８００℃以上の温度で加熱処理する加熱炉を備え、該加熱炉は所定の方向に延在して管状または筒状をなし、かつ、その延在方向が水平面となす角が０度以上ないし９０度をなすことを特徴とする粉体熱処理装置。
【請求項１３】
前記加熱炉の内部において、微細な炭素繊維を重力で流動することによって連続的に移送することを特徴とする請求の範囲１１に記載の粉体熱処理装置。
【請求項１４】
前記加熱炉に、往復駆動式の微細な炭素繊維の押し込み装置及び炉の閉止板を備えたことを特徴とする請求の範囲５〜１２のいずれかに記載の粉体熱処理装置。
【請求項１５】
前記加熱炉は、水平又はほぼ水平に設置された横型炉であり、
前記加熱炉には、その内壁を完全に塞がない板状の押し込み板が、炉の中心軸を通るように設置された駆動軸に複数設置され、
該駆動軸は、回転運動及び水平方向に往復運動を行うことにより粉体の流れを制御することを特徴とする請求の範囲５〜１２のいずれかに記載の粉体熱処理装置。
【請求項１６】
微細な炭素繊維を半回分式又は連続式に移送することを特徴とする請求の範囲１５に記載の粉体熱処理装置。
【請求項１７】
熱処理をする微細な炭素繊維の平均直径が、１μｍ以下、０．５ｎｍ以上であり、見かけ密度が１００ｋｇ／ｍ３以下であることを特徴とする微細な炭素繊維である請求の範囲５〜１６のいずれかに記載の粉体熱処理装置。
【請求項１８】
熱処理をする微細な炭素繊維において、繊維の平均直径が、１μｍ以下、０．５ｎｍ以上であり、見かけ密度が１００ｋｇ／ｍ３以下である単層カーボンナノチューブ及び／又は多層カーボンナノチューブである請求の範囲１７記載の粉体熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、優れた電子放出能、水素吸蔵能、導電性、熱伝導性等の特性を有し、Ｌｉイオン電池をはじめとする各種２次電池、燃料電池、ＦＥＤ、超伝導ディバイス、半導体、導電性複合材等に用いられる微細な炭素繊維材料の製造法及び製造装置、さらに詳しくは、非酸化性雰囲気下でＣＶＤ法で製造した気相法炭素繊維や、単層及び多層カーボンナノチューブ、又は該カーボンナノチューブの混合物を、要求される品質を備えた製品にするための熱処理法及び熱処理装置に関する。
【背景技術】  ＣＶＤ法で製造した気相法炭素繊維やカーボンナノチューブは、反応炉から取り出した、いわゆるＡｓ  Ｇｒｏｗｎの製品には、しばしば揮発性のタール分として未反応の有機化合物や重合物が多く含まれている。これらの未反応の有機化合物や重合物が表面に吸着したＡｓ  Ｇｒｏｗｎの該炭素繊維やナノチューブは、複合材料化する時に、処理過程でトラブルの原因になるだけでなく、結晶性も悪いため、揮発成分を除いて結晶性を改善するためには、熱処理が必要であることが公知となっている。そして、この低沸点や高沸点の炭素成分であるタール分を揮発させ、該繊維やナノチューブを確実に炭化・結晶化するために、例えば、予め１５００℃以下の温度で該揮発成分を焼成し、その後２０００〜３０００℃で炭化・結晶化の熱処理を行う２段階処理法が行われている。しかし、これらの方法においては、繊維またはナノチューブを坩堝やボート等の容器に充填するか、圧密成型してから回分式で熱処理される（特開昭６０−０２１９１１、特開昭６２−１３３１２０、特開昭６２−１９１５１５、特開平０２−００６６２４、特開平０６−１０１１１８、特開平０６−２１２５１７、特開平１０−０２５６２６、特開平１０−３１２８０９、特開２０００−２０８１４５）。
気相法炭素繊維及びカーボンナノチューブは、嵩密度（Ｂｕｌｋ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）が０．１ｇ／ｃｍ３以下と極めて小さいので、これを大量に熱処理するには極めて大きな容量の熱処理装置が必要となる。したがって、実際に工業化しようとすると、設備やエネルギーのコストが膨大になる。そこで、工業的に遂行可能なプロセスを実現するには、嵩密度を大きくして設備をコンパクトにする必要があり、そのために該繊維又はナノチューブを容器に充填するか、圧密成型して熱処理をする方法がとられている。しかし、これらの方法は以下のような問題点がある。
Ａ）容器に充填する方法の問題点
１）容器は黒鉛の坩堝となり、大量に処理するには大容量の黒鉛坩堝が要求され、コストが大きくなる。
２）容器に入れる時に圧力を加えなければ充填量が極めて小さく、効率が悪い。
３）坩堝を使用する場合、圧力を加えても、嵩密度は高々１５０ｋｇ／ｍ３以下であり、容器重量に対して、製品重量が極めて小さい。
４）したがって、使用されるエネルギーの大半は容器の加熱に消費される。
５）充填装置も大掛かりなものとなり、装置費用がかかる。
６）設備費用及び運転費用を勘案すると商業的にコストの高い製品となる。
Ｂ）圧密成型法の問題点
１）圧密成型を行っても成型体の密度は１５０ｋｇ／ｍ３以上には大きくできない。
２）圧縮成型しても加えた圧力を開放すると、繊維の弾性により体積が膨張する。
３）粉体圧縮操作のため、繊維集合体の中まで均一な圧力を加えることが難しく、成型が容易でない。
４）成型体の密度が低く、弾性膨張するので成型体の強度が操作上十分でない。
圧縮成型した粉体の圧力開放した時に発生する弾性膨張は、成型体の崩壊を起こし、力を伝達できない無秩序な無定形粉体となり、この崩壊部分の繊維が炉内あるいは成型体移動管路内で閉塞を起こす。加えて、繊維径が小さくなるほど繊維圧縮後の弾性による膨張が強くなるので、より該閉塞が起こりやすくなる。したがって、微細な炭素繊維を熱処理する工程でトラブルが起こりやすい。
しかし、これまでに反応炉から排出された粉体のままで連続的又は回分式で熱処理される方法は、熱効率が悪く熱処理が不十分となると考えられていたため、かかる方法で熱処理を行う報告は無い。
上記のように、容器に充填する方法や圧密成型する方法では、装置の複雑化、それに伴う装置コストと製造コストの増加により商業的に効率の良い熱処理は難しい。本発明は、微細な炭素繊維を大量に安価に熱処理し、結晶化を進める方法及び装置を新たに提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明で微細な炭素繊維とは、気相法炭素繊維（ＶＧＣＦ）、カーボンナノチューブ、カーボンナノコーン、カーボンナノコイル及びリボン状カーボンファイバー等の微細な繊維状の炭素材料をいう。
気相法炭素繊維及びカーボンナノチューブ等炭素系繊維材料の特性は、その結晶性と深い関係がある。本発明者は、鋭意研究の結果、驚くべきことに気相法炭素繊維やカーボンナノチューブ等は、熱伝導性が良いだけではなく、極めて短時間で結晶性が向上するという従来の常識に反する知見を見出した。したがって、粉体のまま処理するか又は粉体を圧縮して解砕した不定形粉体を処理することにより十分な熱処理を達成することが可能であり、かつ、かかる方法を用いる方が、はるかに効率的に結晶化することが可能であることが判り、本発明を完成した。
本発明は、これらの物質が極めて熱伝導性の良いことに着目し、反応炉から排出されたままの粉体を直接熱処理するか又は粉体を圧縮して解砕した不定形の粉体を処理して、結晶する方法及びそのための装置である。
本発明の特徴は、
１）微細な炭素繊維を、特定の容器に充填あるいは圧密成型せずに、粉体のまま加熱炉に充填して熱処理を行う方法で、気相法炭素繊維及びカーボンナノチューブ等を反応炉から取り出した粉体のまま不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で、８００℃以上の温度で加熱する粉体熱処理方法及びその装置、
２）または微細な炭素繊維を一旦圧縮した後に解砕を行い、不定形の粉体にした後に、不活性ガス雰囲気または水素ガス雰囲気下で、８００℃以上の温度で加熱処理する方法及びその装置
である。これら１）、２）の方法により、微細な炭素繊維は流動性を持った粉体のまま熱処理されるので、熱処理を行った成型体の崩壊による装置内閉塞という現象を避けることができる。
本方法における圧縮と解砕は、加熱処理前に行われる。解砕後の粉体の嵩密度は、１５〜３５ｋｇ／ｍ３が好ましく、２０〜３０ｋｇ／ｍ３がより好ましい。
さらに、本発明の特徴は、
３）炉内処理温度は８００℃以上で、好ましくは（１）８００〜１５００℃の温度で微細な炭素繊維に付着している揮発成分を気化させる第１段階の熱処理と、その後に（２）さらに１３００〜３０００℃で炭化させる、第２段階の熱処理を行う。
４）熱処理時の雰囲気ガスはアルゴン、ヘリウム、キセノン等の不活性ガスまたは水素を用い、不活性又は還元雰囲気下で熱処理する。部分的にはハイドロカーボンガスを添加することも可能である。雰囲気ガスはどの方向に流しても良いが、粉体の取り出し口側から投入口側へ流し、第２段階の場合は重力的に下方に位置する側から上方に位置する側へ流すことが好ましい。
５）熱処理装置においては、ガスの流入口、排出口は、粉体の出し入れ口に近い部分に別途設けることが好ましい。
６）加熱炉内は押し込み板、又は攪拌装置で仕切られていてもよく、これらの板又は装置で仕切られた場合は各コンパートメントで最も原料供給側にある部分の原料投入口近傍のできる限り高温の部分、仕切られていない場合には前記５）に記載された部分、好ましくは１５００℃以上の部位にガス抜き出し管を設ける。ガス抜き出し部の下流側には排ガス中の触媒成分、微細炭素繊維粉体等の同伴成分のトラップ及びタール等を処理する排ガス処理装置を設ける。
７）熱処理装置の炭素繊維粉体の排出口前後に気体を貯蔵できる気体貯槽があり、この貯槽は加熱炉に連結されている。この連結部に貯槽部分を閉鎖できる機構を設ける。貯槽閉鎖時に貯槽の内部圧力を加熱炉より高め、閉鎖機構を開放することにより蓄圧した圧力を加熱炉内に開放し、加熱炉内に圧力変動波を送る。この蓄圧は、加熱炉内の圧力より１ｋＰａ以上高ければ十分であるが、これが５ｋＰａ以上、さらに２０ｋＰａ以上高くてもよい。圧力変動波は間欠的に送ることがよく、そのサイクルは１０秒〜１２０秒が好ましく、３０秒〜６０秒がより好ましい。
上記加熱炉に圧力変動を送る装置は、熱処理された微細炭素繊維粉体を該粉体排出口より取り出して粉体を次の工程へ送り出すための押し出し装置を兼ねていてもよく、この場合、押し出し板が上記閉鎖機構となる。
８）加熱炉は水平面から０度以上ないし鉛直の角度を持つ縦型炉で、好ましくは鉛直に設置されていることが望ましい。
加熱炉は断面形状が、円形、楕円形、多角形または矩形の管状で、炉には加熱部分が設けられている。加熱方法は、高周波で炉心管を直接加熱する方法、抵抗加熱装置で炉心管を加熱する方法のいずれでもよい。
微細な炭素繊維をこの炉内で重力落下させることにより、加熱炉内を連続的に移送させる。
９）上記粉体熱処理装置には、微細な炭素繊維を上記加熱炉に供給する供給装置、上記加熱炉に不活性ガスまたは水素ガスを供給する雰囲気ガス供給装置、上記加熱炉から微細な炭素繊維を回収する回収装置、上記加熱炉の内部における粉体の流れを制御する制御装置、上記加熱炉からの排ガス中の同伴成分のトラップが設置される。
本発明の方法によれば、従来の熱処理法に比較して、坩堝又は圧密充填による成型装置を必要としないため装置コストが格段に安くなる。さらに坩堝の加熱エネルギーもかからず、運転コスト低減に大きな期待ができる。そのうえ、装置が単純化され、トラブルが少なくなる。
【図面の簡単な説明】  図１は、実施例１で使用した回分式の熱処理装置の概略図である。
図２は、実施例２で使用した連続式の熱処理装置の概略図である。
図３は、実施例３で使用した半回分／連続式の熱処理装置の概略図である。
図４は、実施例２において熱処理前の微細炭素繊維の示差熱分析のチャートである。
図５は、実施例２において熱処理後の微細炭素繊維の示差熱分析のチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明は、回分式、連続式、半回分及び／または連続式の３種類のいずれかの方法で実施できる。
回分式の粉体熱処理装置は、鉛直から水平までの任意の一定角度を持つ、管状又は筒状の加熱炉を備えた粉体熱処理装置であり、該加熱炉に往復駆動式の熱処理された微細炭素繊維の押し込み装置及び炉の閉止板を備えた粉体熱処理装置である。下部に粉体の未加熱部の短絡を防ぐための保持版と、炉の上部に粉体の圧縮及び／又はかきとり機能を有する押し込み板を有することを特徴とする。この押し込み板と保持板を交互又は一定のタイムスケジュールにしたがって駆動させ、上部から投入された粉体を回分式に加熱処理する。
連続式の粉体熱処理装置は、水平面から０度より大きい、最大で鉛直の粉体が重力で流動できるのに十分な角度を持つ縦型の加熱炉を備えた粉体熱処理装置であり、管状又は筒状の加熱炉を備えた装置であって、微細な炭素繊維が該炉内を重力で流動することによって連続的に移動する粉体処理装置である。
圧縮及び解砕された粉体を上部より炉内に投入し積層させる。かかる粉体は、力を伝達できない無秩序の無定形粉体となることがない点で操作性が極めて優れている。この時、該粉体は比重が非常に小さいことと弾力性が高いことにより、炉内で圧縮成形されることはない。すなわち、本発明の粉体熱処理装置の加熱炉においては、炉内の粉体最下面における粉体の圧力は、２ｋＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは１．５ｋＰａ以下であり、１．１ｋＰａ以下であることが最も好ましい。かかる範囲内の圧力であると、炭素繊維の圧縮や成形が起らず、従ってその解砕による管の閉塞を効果的に防ぐことができるからである。例えば、嵩密度が３０ｋｇ／ｍ３の場合、粉体が１０ｍ積層した時、粉体最下面圧力は０．２９４ｋＰａにすぎず、また、１００ｋｇ／ｍ３の場合は約１ｋＰａにすぎない。特開平８−６０４４４によれば、微細炭素繊維成形のために必要な圧力は、０．１ｋｇ／ｃｍ２（＝９．８１ｋＰａ）以上と記載されている。これをもとにすると、上記例示の粉体自重による圧力は粉体圧縮するには不十分である。
熱処理された粉体は加熱炉下部より排出される。下部排出機構がレシプロ式押し出し装置なのでピストンの連結棒側にガスを供給することにより、押し出し板が粉体を押し出した時に加熱炉内に弱い圧力変動を与えることができる。
炉心管は円筒状が望ましい。また、炉心管の口径は１０００ｍｍφ以下が望ましく、７００ｍｍφ以下がより好ましく、５００ｍｍφ以下であることが最も好ましい。かかる範囲であると、自重で移動する炭素繊維に対し、十分な加熱が可能な伝熱効率を得ることができるからである。
半回分及び／又は連続式の粉体熱処理装置は、水平またはほぼ水平に設置された横型の加熱炉を備え、断面の形状が円形、楕円形、多角形又は矩形である管状または筒状の炉で、炉内の内壁を完全に塞がない押し込み板が、炉の中心を通るように設置された駆動軸に複数設置され、該駆動軸は回転運動及び水平方向に往復運動をする、内側に加熱部分を備えた炉であって、微細炭素繊維が半回分式又は連続式に移動する粉体熱処理装置である。原料投入装置から粉体を連続又は回分式に投入して、平板又は曲板の押し込み板を取り付けた回転及び往復可能な駆動軸を回転・往復を繰り返すことにより、連続的及び／又は回分式に粉体を押し込み移動させ、下流の下部から処理した繊維を取り出していく装置である。該押し込み板は板状や曲面状であって、粉体の滞留の制御をできる構造のものである限りにおいてその形状は限定されず、一定の間隔及び／又は一定の角度をつけて取り付けることもできる。さらに軸を平行振動又は回転振動させる構造にすることもできる。これによって粉体の滞留時間を調節すると同時に、粉体と炉内壁面を接触させて伝熱効率を上げることができる。処理温度が１５００℃以上の場合にはこれらの機械部分の材質をセラミックス材料や黒鉛材料にすることが望ましい。
加熱炉の加熱手段は目標温度に適した方法を選択すればよく、抵抗加熱、高周波過熱等の方法をとることができる。２０００℃以上の場合には高周波加熱が好ましい。材質は加熱方法に適したものを選択すればよく、高周波加熱の場合には黒鉛材が好ましい。
【実施例】  次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例１】回分式装置
図１に示す装置により実施した。
炉内径の直径が２００ｍｍの縦型回分式加熱炉で、上部に熱処理するＡｓ  Ｇｒｏｗｎの微細な炭素繊維の投入装置（７）及び該材料を押し込み、かつ掻きだすための押し込み板（１）の上下駆動機構（９）が装備されている。加熱部の上部に排ガスの放出口がある。下部には熱処理後の該微細な炭素繊維の回収タンク（８）、熱処理された炭素繊維の排出板（５）とその駆動機構（１０）、未処理の炭素材料の漏れを防ぐための保持板（４）とその駆動装置（１１）からなる回収機構が設置される。該保持板は均熱部の末端Ａの位置と、掻きだす操作ができるようなＢの位置の間を交互に反復運動する。雰囲気調整用の不活性ガスは下部の保持板収納部分から導入し、加熱部の上部からは放出口から排出される。
尚、図１で（２）はヒーター、（３）は高周波発振コイル、（６）は断熱材である。
運転手順
図１により手順を説明する。
雰囲気ガスを流す。
押し込み板を上端まで上げる。
保持板をＡの位置に上げ、未処理の炭素原料（ａｓ  Ｇｒｏｗｎ）の漏れを抑える。
微細炭素繊維原料を導入する。
押し込み板を数回上下させながら均一にした後、押し込み板をＣの位置まで下降させて該炭素繊維を圧縮する。
一定時間の間その位置で駆動を止めて均熱になるまで加熱する。
熱処理が完了したら保持板をＢの位置まで下げる。
押し込み板を押し込みながらＡの位置まで下げる。
処理済の該炭素繊維を排出板で排出する。
排出板を初期位置まで戻す。
押し込み板を上端まで上げる。
保持板をＡの位置に上げる。
上記サイクルを繰り返す。
操作条件及び結果
加熱炉温度：２８００℃、均熱部長さ：６００ｍｍ
アルゴンガス流量：１０Ｌ／ｍｉｎ
原料：カーボンナノチューブ（Ａｓ  Ｇｒｏｗｎ）送り量：１ｋｇ／回
加熱時間：５ｍｉｎ
原料ｄ００２（層間隔）＝０．３６９ｎｍ
２８００℃処理後  ｄ００２＝０．３３９ｎｍ
【実施例２】連続式装置
図２に示す装置を使用して実施した。
炉内管内径３５０ｍｍφ、加熱部分長１２５０ｍｍの連続式加熱炉で、上部から圧縮した後に解砕したＡｓ  Ｇｒｏｗｎの微細な炭素繊維の投入装置（２２）、排ガス放出装置が装備され、装置下部から導入された雰囲気ガスが放出される。下部は熱処理後の該炭素繊維の回収部分（２７）、熱処理された該粉体の排出板（２４）と駆動装置（２５）からなる回収装置がある。排出板（２４）の駆動装置側（２６）に雰囲気ガス供給装置があり、排出板がＡの位置にある時、（２６）側の部屋の内部を加熱炉本体（２１）より１ｋＰａ高く圧力を設定する。
運転手順・条件
図２により手順を説明する。
雰囲気ガスを流す（空塔速度：１０ｍｍ／ｓｅｃ）。
炉を加熱する（低温処理：９００℃）。
微細炭素繊維粉体を導入する（滞留時間８分、嵩密度３０ｋｇ／ｍ３）。
重力で（２７）に落下してきた該粉体を押し出し（２４）で排出する。（２４）のサイクルタイムは３０秒。したがって、加熱炉内に与える圧力変動のサイクルタイムは３０秒である。
尚、図２で（２３）は高周波コイル、（２８）は炉の加熱部分（炉心）を示す。
結果
示差熱分析で処理前後を比較したところ、揮発成分が除去されていた。
図４に処理前の微細炭素繊維、図５に処理後の微細炭素繊維の示差熱分析のチャートを示す。
【実施例３】半回分／連続式装置
図３に示す装置を使用して実施した。
炉内径の直径が２００ｍｍの横型回分式加熱炉で、炉の長さ方向に設けた可動軸（３４）に押し込み板（３３）を取り付ける。この押し込み板は半径方向に欠きとり部分を有し、完全に流路を塞がない構造を持つ。本実施例では図３に示すように円盤を切り取った構造とした。押し込み板の枚数は押し込み距離に合わせて設定すればよく、本実施例はａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの５枚とした。さらに押し込み板は可動軸に固定するが、固定方向は各板の欠きとり部分が軸に沿って見たとき重なる、ように設定した。この可動軸は黒鉛材料とした。軸方向の各々の押し込み板の位置は、均等に配置しても良いし、不均一でも良い。均熱部分外部の部分は間隔を変えても良い。本実施例では均等間隔に配置した。押し込み板の駆動方向は軸に沿って一定距離を往復する運動と、軸を１８０度づつのステップ運動で回転又は往復転動する方向であり、駆動装置（３５）によって行う。
尚、図３で（３１）、（３２）、（３７）は、それぞれヒーター、断熱材及び製品回収装置である。
運転手順
図３により手順を説明する。
雰囲気ガスを流し、炉を加熱する。
運転開始時には押し込み板を押し込み部分を下にしてａをＡの位置に置く。このときｅの板は加熱部の末端Ｅにある。
原料投入装置（３６）から原料カーボンナノチューブ（Ａｓ  Ｇｒｏｗｎ）をａとｂの間に供給する。
一定量該原料を供給したら押し込み板ａをＢの位置まで押し込む。この時５枚の板が同時に動きｅの板はＦの位置にくる。
この位置で１８０度転動（板が半転して上下が入れ替わる）させ、板の位置を上下入れ替える。
押し込み板をａをＢからＡの位置まで引き戻す。原料はｂとｃの間にある。
この位置で押し込み板を半転する。
原料をａとｂの間に供給する。
一定量該原料を供給したら押し込み板ａをＢの位置まで押し込む。
この位置で押し込み板を半転する。
押し込み板ａをＢからＡの位置まで引き戻す。原料はｂとｃの間とｃとｄの間にある。
この位置で押し込み板を半転する。
原料をａとｂの間に供給する。
一定量該原料を供給したら押し込み板ａをＢの位置まで押し込む。
この位置で押し込み板を半転する。
押し込み板ａをＢからＡの位置まで引き戻す。原料はｂとｃの間、ｃとｄの間及びｄとｅの間にある。
この位置で押し込み板を半転する。
原料をａとｂの間に供給する。
一定量該原料を供給したら押し込み板ａをＢの位置まで押し込む。
この時ｄとｅの間にあったナノチューブは熱処理が終わり、ＥとＦの間に移るのでここから回収装置に移る。
この操作を繰り返すことによって、投入口から投入された原料粉体は順次熱処理されながら下流方向に押し込まれて、末端から排出される。
操作条件及び結果
加熱炉温度：２８００℃、均熱長さ：６００ｍｍ
アルゴンガス流量：１０Ｌ／ｍｉｎ
原料：カーボンナノチューブ（Ａｓ  Ｇｒｏｗｎ）送り量：１ｋｇ／５ｍｉｎ
原料ｄ００２＝０．３７０ｎｍ
２８００℃処理後  ｄ００２＝０．３３７ｎｍ
【産業上の利用可能性】  本発明の方法で製造される微細炭素繊維は、優れた電子放出能、水素吸蔵能、導電性、熱伝導性等の特性を有し、Ｌｉイオン電池をはじめとする各種２次電池、燃料電池、ＦＥＤ、超伝導ディバイス、半導体、導電性複合材等に用いられる。
【図１】
2004038074.tif 000003
【図２】
2004038074.tif 000004
【図３】
2004038074.tif 000005
【図４】
2004038074.tif 000006
【図５】
2004038074.tif 000007
【国際調査報告】
2004038074.tif 000008
2004038074.tif 000009
2004038074.tif 000010
2004038074.tif 000011