(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型炉芯管内の気相中で浮遊した状態で気相成長炭素繊維を製造するにあたり、気相中で生成した気相成長炭素繊維を含むガスを、気体によって案内し、縦型炉芯管内から排出した後に、前記ガスを液面上又は液体中にガスを囲繞する水で案内することにより、液面上に気相成長炭素繊維を浮上させ、これを取り出すことを特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法。
【請求項２】
前記液体が水又は水溶液である前記請求項１に記載の気相成長炭素繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は気相成長炭素繊維の製造方法に関し、更に詳しくは、縦型炉芯管内の気相中で、浮遊状態で形成された気相成長炭素繊維を含有する気流を液体で処理することにより、気相成長炭素繊維を容易に分離することのできる気相成長炭素繊維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気相成長炭素繊維が以下の構造を有する気相成長炭素繊維製造装置により製造されていた。
【０００３】
即ち、その気相成長炭素繊維製造装置は、筒状の縦型炉芯管と、その縦型炉芯管の上部に設けられた原料ガス供給ノズルと、その原料ガス供給ノズルを囲繞するように配置された二重管構造の冷却装置と、その冷却装置を囲繞するように配置され、縦型炉芯管の内壁に沿ってキャリアガスを層流にして噴出流下させることができるように構成されたキャリアガス整流装置と、前記縦型炉芯管の外側を囲繞するように配置され、縦型炉芯管の内部を所定温度に加熱することができるように形成された加熱装置と、前記縦型炉芯管の下部に結合され、フィルター、サイクロン、捕集箱等により気相成長炭素繊維を捕集する繊維捕集手段とを備えて成る。
【０００４】
しかしながら、前記繊維捕集手段においては、乾式の捕集手段であるから微少な気相成長炭素繊維を完全に捕集することができず、繊維捕集手段で捕集されることのできなかった極めて微細な気相成長炭素繊維が排ガスと共に空気中にまき散らされて環境公害を引き起こす可能性があった。乾式の繊維捕集手段においては、微細な気相成長炭素繊維を完全に捕集することができないので、乾式の繊維捕集手段の周囲に微細な気相成長炭素繊維が漏洩することにより作業環境を悪化させるという問題点もあった。更に、この乾式の繊維捕集手段は、フィルター、サイクロンといった大がかりな装置を必要とするので工業的ではないという問題もあった。
【０００５】
前記乾式の繊維捕集手段により捕集された気相成長炭素繊維が、更に繊維表面を改質する改質処理工程に付されることがある。その場合、当然のことながら、繊維捕集手段による気相成長炭素繊維を捕集する捕集工程、及び繊維を改質する改質工程が存在するのであるが、工業的な製造方法を目指すには、できるだけ工程数を減少させた簡略な製造方法が望まれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、気相成長炭素繊維を製造する際に、発生する極微細な気相成長炭素繊維をも捕集することができて、作業環境及び自然環境を微細な気相成長炭素繊維で悪化させることのない気相成長炭素繊維の製造方法を提供することにある。
【０００７】
この発明の目的は、製造された気相成長炭素繊維を簡便に、かつ完全に捕集することのできる気相成長炭素繊維の製造方法を提供することにある。
【０００８】
この発明の目的は、製造された気相成長炭素繊維を簡便に、かつ完全に捕集することができ、しかも表面処理も行うことのできる気相成長炭素繊維の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためのこの発明は、縦型炉芯管内の気相中で浮遊した状態で気相成長炭素繊維を製造するにあたり、気相中で生成した気相成長炭素繊維を含むガスを、気体によって案内し、縦型炉芯管内から排出した後に、前記ガスを液面上又は液体中にガスを囲繞する水で案内することにより、液面上に気相成長炭素繊維を浮上させ、これを取り出すことを特徴とする気相成長炭素繊維の製造方法であり、
この発明の好適な態様においては、前記液体が水又は水溶液である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の方法では、縦型炉芯管内において気相中で浮遊状態で形成された気相成長炭素繊維を含むガスを、液体を利用して縦型炉芯管内から取り出し、あるいは前記気相成長炭素繊維を含むガスを、液体にまで案内し、液体と気相成長炭素繊維とを分離する。
【００１１】
気相成長炭素繊維はその比重が約２であって水の比重よりも大きく、また、気相成長炭素繊維の塊の嵩密度が約０．０１程度である。したがって、前記液体として水を採用すると、気相成長炭素繊維を含むガスを水と共に縦型炉芯管から排出し、あるいは気相成長炭素繊維を含むガスを水上に案内すると、ガス中の気相成長炭素繊維が水上に浮上する。したがって、水上に浮上した気相成長炭素繊維の塊を掬い取り、あるいは濾別することにより、簡単に気相成長炭素繊維を単離することができる。また、気相成長炭素繊維を含むガス中には、タール状副生物、液状副生物及び未反応物等が含まれているのであるが、気相成長炭素繊維を含むガスを水中に案内することによって、タール状副生物は水上に浮遊する気相成長炭素繊維に付着し、液状副生物及び未反応物は水に吸収される。したがって、この発明の方法によると、気相成長炭素繊維の製造の際に発生する排ガスの処理が不要に成り、環境汚染を防止することができ、作業環境も向上する。
【００１２】
液体として、水に酸又はアルカリを添加して成る水溶液を採用すると、水上に浮上する気相成長炭素繊維の表面を改善することができる。
【００１３】
また、液体として、有機溶剤等の非水溶液を採用する場合、その有機溶剤の種類によって気相成長炭素繊維に対する親和性、有機溶剤の密度、副生物等に対する溶解性が相違するので、有機溶媒の種類を適切に選択することにより、非水溶液である液体を利用した気相成長炭素繊維の捕集が容易に成り、副生成物処理も容易になる。
【００１４】
例えば、液体としてアセトンあるいはメタノールを使用すると、これらの非水溶液に誘導された気相成長炭素繊維塊が液底に沈む。気相成長炭素繊維は塊状に沈んでいるので、フィルターの目詰まり等の問題を生じることがなく、簡単な濾過装置で気相成長炭素繊維と非水溶液とを分離することができ、同時に副生物及び未反応物を非水溶液に溶解させることができて未反応物等の回収再利用を容易にする。
【００１５】
この発明の方法では、気相中で浮遊状態で生成した気相成長炭素繊維を含むガスを、液体と共に、排出させる。具体的には、前記ガスを排出管から排出する際に、その排出管の出口周囲から液体が流出するようにする。液体の流出速度を、排出管中を流れるガスの流速よりも大きくすると、排出管出口からガスが液体流により吸い出されて、気相成長炭素繊維を含有するガスが排出管出口から円滑に排出されることに成る。
【００１６】
なお、排出管は高温になっているので、排出の出口周囲から流出させる液体は非引火性であるのが、望ましい。
【００１７】
排出管の下方には、貯留槽が配置される。この貯留槽には、排出管の出口周囲から流出する液体が貯留される。貯留槽内における液体の液面上部の空間には、気相成長炭素繊維を製造する際に使用されるキャリアガスにおける水素及び空気、並びに空気等の気体が存在する。貯留槽内の気体はさらに回収され、分別することにより、水素ガス等が有効利用される。
【００１８】
貯留槽内では、液面より上方の空間に気相成長炭素繊維が残留している場合には、液面より上方の空間内で液体のシャワーを散布することにより、空間中の気相成長炭素繊維を液体中に沈め、あるいは液面状に浮上させるようにする。
【００１９】
前述したように、液体が水であるときには、水面状に気相成長炭素繊維が浮上する。液体の種類によって気相成長炭素繊維が液体中に沈む。いずれにしても、気相成長炭素繊維は塊状となっているので、すくい取り、あるいは濾過等の分離手段により、容易に液体から気相成長炭素繊維を単離することができる。
【００２０】
この発明の方法は、上記したことから明らかなように、縦型炉芯管内の気相中で浮遊した状態で生成した気相成長炭素繊維を含むガスを排出する排出管と、この排出管の先端開口部を内部に有する繊維捕集槽と、前記排出管の先端開口部の外周から前記繊維捕集槽内に前記ガスと共に液体を排出する液体排出管とを備えて成る気相成長炭素繊維製造装置を一好適例として使用することにより実施することができる。この発明の発明の方法を実施する一好適例である前記気相成長炭素繊維製造装置の一態様においては、前記繊維捕集槽は、その内部における上方に、繊維捕集槽内で液体を噴霧する液体噴霧器例えば水噴霧器を備えて成る。
【００２１】
次に、この発明の方法を実施する一具体例としての気相成長炭素繊維製造装置を図示しながら、この発明の方法をさらに具体的に説明する。この発明の方法は、以下の気相成長炭素繊維製造装置を使用して好適に実施することができる。
【００２２】
図１に示されるように、この気相成長炭素繊維製造装置１は、縦型炉芯管２、加熱装置３、原料液タンク４、原料液供給ポンプ５、気化器６、第１ガス流量計７、予熱器８、原料ガス供給ノズル９、第２ガス流量計１０、第２ガス供給器１１、整流器１２、第３ガス流量計１３、第３ガス供給部１４、案内ガス流量計１５、案内ガス供給室１６、整流器１７、排出管１８、シール水槽１９、シール水管２０、繊維捕集槽２１、希釈ガス導入管２２、水噴霧器２３、第１仕切板２４、第２仕切板２５、定水位排水孔２６及び排気ファン連絡管２７を有する。
【００２３】
図１に示されるように、縦型炉芯管２は、軸線に直交する方向における内部断面形状が軸線方向に沿って同じに形成されてなる、例えば円筒状或いは角筒状の縦型の反応管を有する。
【００２４】
この縦型炉芯管２は、キャリアガスと共に供給された触媒金属源と炭素源ガスとを熱分解させるように設計される。
【００２５】
この縦型炉芯管２は、所謂反応管であって、後述するように炭素源ガス及び触媒金属源ガスが分解するに必要な高温度に加熱され、又後述するようにキャリアガスとして例えば水素ガスが流通するので、高温水素脆性反応及び侵炭反応に耐えることのできる耐熱性の材質、例えば炭化珪素、窒化ケイ素、アルミナ、ムライト等のセラミックで形成されるのが好ましい。
【００２６】
前記加熱装置３は、縦型炉芯管２内を例えば１０００℃以上にできれば良く、電気ヒーターやガス燃焼による加熱が例示される。
【００２７】
気相成長炭素繊維を生成させる触媒金属源を含む原料は、原料液タンク４から原料液供給ポンプ５により供給され、気化器６でガス化した後、第１ガス流量計７より供給された第１キャリアガスと共に予熱器８を経て、原料ガス供給ノズル９から縦型炉芯管２へ送られる。
【００２８】
原料ガス供給ノズル９は、原料ガスが縦型炉芯管の軸線に沿って縦型炉芯管の中心部を流れるように設計され、したがって、縦型炉芯管の軸線に開口部が一致するように配置される。
【００２９】
前記原料液の中に例えばベンゼン、トルエン及びヘキサンといった芳香族炭化水素を含む液状炭化水素を加えて炭素源とするか、第１ガス中に例えばメタン、エタン、エチレン、アセチレン及びプロパン並びに天然ガスを含むところの、常温常圧下で気体である飽和又は不飽和の炭化水素を加えて、炭素源としても良い。
【００３０】
一般的に言うと、炭素源ガスは、熱分解により炭素を発生させて炭素繊維質物例えば気相成長炭素繊維、特にカーボンナノファイバー、カーボンナノチューブを生成させることができる化合物であれば特に制限がない。使用可能な炭素源としては、特公昭６０−５４９９８号公報の第２頁左下欄第４行〜同頁右下欄第１０行に記載された炭素化合物、特開平９−３２４３２５号公報の段落番号［００６０］に記載された有機化合物、特開平９−７８３６０号公報の段落番号［００５０］に記載された有機化合物等を挙げることができる。また後述する触媒金属源の調製に炭化水素を用いるときにはその炭化水素を炭素源とすることもできる。
【００３１】
第１ガスとしては、キャリアガス（例えば水素ガス）のみ或いは炭素源ガス（例えば天然ガス）のみの使用も可能であるが、キャリアガスと炭素源ガスとを混合して使用することもできる。
【００３２】
このキャリアガスは、前記水素ガスに限らず、炭素繊維質物例えば気相成長炭素繊維、炭素繊維あるいはカーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等の製造に使用される公知のガスを適宜に採用することができる。
【００３３】
触媒金属源としては、加熱された縦型炉芯管内で、気相成長炭素繊維が生成可能な核となる金属微粒子を形成することのできる限り様々の物質が採用される。この発明の方法において使用可能な触媒金属源として、例えばフェロセン・ニッケロセン・コバルトセン・鉄カルボニル・アセトナート鉄といった有機金属化合物や塩化鉄などの無機金属化合物、及び金属微粒子等を挙げることができる。気相成長炭素繊維は、直径数〜２０ｎｍ程度の遷移金属微粒子を核にして生成すると見なすのが一般的である。その際、硫黄が存在すると繊維生成が助長されることから、チオフェンや硫化水素などの硫黄化合物が助触媒として添加されるのが、一般的である。
【００３４】
前記触媒金属源・助触媒源は、従来使用されているものを使用して良く、触媒金属源としては、特開昭６０−５４９９８号公報の第３頁左上欄第９行〜同頁右上欄最下行に記載の有機遷移金属化合物、特開平９−３２４３２５号公報の段落番号［００５９］に記載された有機遷移金属化合物、特開平９−７８３６０号公報の段落番号［００４９］に記載された有機遷移金属化合物等を挙げることができ、助触媒として、特開平９−７８３６０号公報の段落番号［００５１］、並びに特開平９−３２４３２５号公報の段落番号［００６１］に記載された含硫黄複素環式化合物及び硫黄化合物を挙げることができる。
【００３５】
触媒金属源としての原料が有機遷移金属化合物であれ金属微粉末であれ、縦型反応管における反応領域では、触媒として作用する金属は超微液滴になっていると考えられる。
【００３６】
この原料ガス供給ノズルから供給される前記混合ガス（触媒金属源、助触媒源を含み炭素源を含み、キャリアガスを含みうる）を原料ガスと称する。
【００３７】
また、原料ガス供給ノズル９を囲繞する第２ガス供給器１１には、第２ガス流量計１０から水素などのキャリアガスや天然ガスなどの炭素源ガス、あるいはその混合物が供給される。第２ガス供給器１１内には整流器１２（セラミック製・耐熱金属製のハニカムなど）が設置され、第２ガスを整流して原料ガスを囲繞しながら縦型炉芯管２へ供給する様になっている。したがって、一般的にいうと、この第２ガス供給器は、原料ガス供給ノズルから供給される前記混合ガスの流れを囲繞するガス流を形成させて、縦型炉芯管の内壁上で気相成長炭素繊維が形成されることなく、気相中で浮遊状態で気相成長炭素繊維が形成されることを促す。
【００３８】
第２ガスは、原料ガスと拡散混合しながらカーボンナノファイバーを形成する役割をも果たす。
【００３９】
更に、第３ガス供給部１４には、第３ガス流量計１３から水素や窒素・アルゴンなどのキャリアガスが供給される。第３ガス供給部１４は、第２ガス供給器１１の外壁と縦型炉芯管２の内壁との間隙であり、数ｍｍから十数ｍｍ程度の隙間である。セラミック製・耐熱金属製のハニカムなどの整流器が設置されるのが最も好ましいが、特に狭い場合は整流器１２を省略しても良い。第３ガスは縦型炉芯管壁を流下し、原料ガスからの生成物が管壁に到達して付着するのを防止する。第３ガスのこのような目的から、第３ガスに炭素源となるものは含まれない。水素を使用した場合は、縦型炉芯管壁２付近の触媒源濃度・炭素源濃度・生成物濃度を下げて、反応物の縦型炉芯管壁付着を防ぐということになるので、煤などはできにくくて良い製品が得られるが、壁への付着防止という点で、効果が弱まることもある。窒素・アルゴンを使用すると、壁付着は少し減少するが、煤などの非繊維物による製品品質低下が起こる。
【００４０】
原料ガス、第２ガス及び第３ガスは、縦型炉芯管２の内部を層流となって流下し、ガス中に生成した気相成長炭素繊維を含んだ状態（以後、反応後ガスと称する）で、排出管１８の入り口近傍に到達する。
【００４１】
排出管１８の周囲には、案内ガス流量計１５から案内ガス供給室１６、整流器１７を通じて、窒素・アルゴンなどの案内ガスが、反応後ガスと対向して供給される。案内ガスで囲繞された反応後ガスは、排出管１８の開口部から排出管１８の内部に取り込まれ、排出管１８内を流通して繊維捕集箱２１内へと導かれる。
【００４２】
排出管１８と繊維捕集箱２１とは、シール水槽１９を持つシール水管２０を介して連結される。
【００４３】
さらに詳述すると、前記排出管１８は、前記縦型炉芯管２内における均熱部に臨み、上方に向けて開口する上部開口部、案内ガス供給室１６内を貫いてその底部を貫通し、シール水槽１９及びシール水管２０を経て、繊維捕集槽２１内にまで延在する管本体と、管本体の下端部において、繊維捕集槽２１内部の貯留水２８に向かって開口する下部開口部とを有して成る。換言すると、この排出管１８は、縦型炉芯管２内に臨む上部開口部と、シール水槽１９の底部を貫通する直管部と、繊維捕集箱２１内に貯留された液体例えば水の液面から所定の距離に保たれた下部開口部を有する下端部とを有してなる。この排出管１８は、前記原料ガス供給ノズル３の中心線と一致する中心線を有するように、縦型炉芯管２内に配置される。
【００４４】
前記シール水槽１９は、前記縦型炉芯管２の底部と前記繊維捕集槽２１との中間であって前記排出管の外周に環状に設けられた水貯留槽であり、このシール水槽１９内に図示しない水供給手段により水を供給することができるように成っている。
【００４５】
このシール水槽１９の底面にはシール水管２０が装着される。このシール水管２０は、排出管１８の外周面を囲繞する管体で形成され、シール水管２０内を流下する水は排出管１８の外周面に沿って流下することになる。シール水管２０の下端開口部は、排出管１８の下端開口部と同じ高さ位置で開口する。
【００４６】
このシール水管２０の下端開口部から流下する水の噴出水量は、シール水槽１９の高さ（ヘッド）とシール水管２０の径との調整により、可変することができる。シール水管２０の下端開口部から流下する流下水の噴出量によって、案内ガスで囲繞された反応後ガスを排出管１８の下端開口部から強制的に引き出すことも可能である。
【００４７】
前記繊維捕集槽２１は、その内部に希釈ガスを導入することができるように繊維捕集槽２１の例えば側壁に取り付けられた希釈ガス導入管２２と、その内部のガスを強制的に排出することができるように前記繊維捕集槽２１の側壁に取り付けられたところの、図示しない排気ファンに結合された排気ファン連絡管２７と、この繊維捕集槽２１の内部であって天井近辺に配設され、繊維捕集槽２１の下方に向けて水を散布することができるように仕組まれた水噴霧器２３と、この水噴霧器２３から噴霧された液滴が前記排気ファン連絡管２７に導搬されるのを防止するための第１仕切板２４と、この繊維捕集槽２１内の貯留水２８の貯留水上に浮遊する気相成長炭素繊維が外部に流出するのを防止する第２仕切板２５と、前記貯留水２８が所定の深さになると自動排水可能にする定水位排水孔２６とを備えて成る。
【００４８】
なお、前記排気ファン連絡管２７により繊維捕集槽２１内のガスを強制排気することにより、案内ガスで囲繞された反応後ガスを強制的に引き出すことができるのであるが、前述したように、シール水槽１９の高さ（ヘッド）とシール水管２０の径との調整により、シール水管２０から流下する流下水によって、案内ガスで囲繞された反応後ガスを排出管１８から引き出すことも可能であり、その場合には排気ファンは不要か補助的使用となる。
【００４９】
繊維捕集槽２１は、希釈ガス導入管２２、水噴霧器２３、第１仕切板２４、第２仕切板２５、定水位排水孔２６及び排気ファン連絡管２７を有し、反応後ガスから気相成長炭素繊維を分別して取り出すと共に、反応後ガスを安全に処理することができるようになっている。
【００５０】
次に、以上構成の気相成長炭素繊維製造装置を用いたこの発明の方法について説明する。
【００５１】
先ず、原料ガス供給ノズル９から縦型炉芯管２内に原料ガスを供給すると、原料ガス中の金属触媒源が直ちに分解して触媒粒子を形成し、炭素源ガスと作用して、気相成長炭素繊維が生成する。生成した気相成長炭素繊維は長さ方向に成長しつつキャリアガスと共に排出管１８の上部開口部に向かって下降していく（長さ反応している時間は、繊維の長さからせいぜい１秒以内と考えられる）。
【００５２】
このとき、縦型炉芯管２の内壁にそって、第２ガス供給装置１１から第２ガスが噴出流下し、また第３ガス供給部１４から第３ガスが噴出流下する。成長しつつ降下する気相成長炭素繊維を含むガス下降流は、前記第２ガス及び第３ガスの下降流に囲繞された状態で下降して行く。
【００５３】
一方、案内ガス供給室１６に供給された案内ガスは、排出管１８の外壁に沿って、縦型炉芯管２の内部を上昇していく。この上昇過程で案内ガスは、加熱装置３により加熱される。
【００５４】
上昇した案内ガスは、排出管１８の上部開口部に至ると、この上部開口部内に吸い込まれる。案内ガスが上部開口部から吸い込まれるのは、シール水管２０から噴出する水流あるいは排気ファン連絡管２７からの排気により、排出管１８内の気流が縦型炉芯管２内の気流よりも高速に成るからである。
【００５５】
縦型炉芯管２の内部を中心軸線に沿って下降してきた、気相成長炭素繊維を含有するガス（反応後ガス）は、排出管１８上部開口部の上方に至ると、キャリアガスと共に案内ガスにくるまれた状態となって上部開口部内に吸い込まれる。
【００５６】
排出管１８内を通過していく気相成長炭素繊維は、排出管１８下部開口部から水流と共に繊維捕集槽２１中の貯留水２８中に噴射される。噴射された気相成長炭素繊維のうちあるものは貯留水２８中に一端沈み込むが、気相成長炭素繊維の繊維塊は嵩高くて０．１以下なので、貯留水２８中に沈積せず、貯留水２８上に浮遊する。気相成長炭素繊維を含有するガス中に含まれる副生成物及び未反応物等の液性成分は、貯留水に吸収される。貯留水２８上に浮遊せず、繊維捕集槽内の空間に舞い上がる繊維は、水噴霧器２３から噴霧されるシャワー水により貯留水２８上に強制的に落下させられる。その結果、縦型炉芯管中で生成した気相成長炭素繊維は、貯留水上に浮上した状態で堆積する。
【００５７】
繊維捕集槽２１中の貯留水２８上に浮遊する気相成長炭素繊維の浮上物つまり繊維集合体は、すくい取る、あるいは濾別すると言った分離手段により、容易に分離収集されることができる。
【００５８】
この繊維集合体は、そのまま用いられることもあるが、付着しているタール分を溶剤洗浄・加熱洗浄などで除去した後、２０００℃以上の不活性雰囲気中で熱処理黒鉛化して使用されることもある。
【００５９】
このようにして得られた気相成長炭素繊維の集合体は、複合材料の充填材として好適に使用されることができる。
【００６０】
以上、この発明に係る方法を、触媒金属源が熱分解して生成される金属微粒子上に炭素繊維を成長させることにより生成された気相成長炭素繊維を例にして説明したが、この発明に係る方法における気相成長炭素繊維の生成方法については、前記の方法に制限されることはなく、縦型炉芯管内の気相中で浮遊した状態で気相成長炭素繊維が生成されればどのような気相成長炭素繊維の生成方法であってもよい。
【００６１】
例えば気相成長炭素繊維の生成に使用される触媒金属源及びその供給方法は、前記要件を満たす限り特に制限はない。
【００６２】
前記触媒金属源としては、例えば特開昭５８−１８０６１５号公報に開示されるような、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ及びＮｂ等の金属及びこれらの酸化物、窒化物及び塩類、及び特許第３００７９８３号公報に開示されるようなＭｏ、Ｍｏ含有無機物及びＭｏ含有有機物、並びに特表昭６２−５００９４３号公報に開示されるようなＣｏ、Ｎｉ及びＦｅ等の酸化物、水酸化物、炭酸塩及び硝酸塩を挙げることができる。
【００６３】
前記触媒金属源の供給方法としては、例えば触媒金属源例えば前記金属の微粒子等を含有する懸濁液を炉芯管内に噴霧する方法、及び触媒金属源を液状炭素源に混合し、液状炭素源とともに炉芯管内に噴霧する方法を挙げることができる。この液状炭素源を触媒金属源の供給に使用するときには、この液状炭素源が気相成長炭素繊維生成の炭素源となるので、特に炭素源ガスを供給しなくてもいい場合がある。
【００６４】
具体的には、特開昭５８−１８０６１５号公報に開示された方法により生成された気相成長炭素繊維に対して、この発明に係る方法を適用することも可能である。この気相成長炭素繊維の生成方法は、高沸点金属等の超微粉末を炭化水素の熱分解帯域に浮遊するように存在させ、その超微粉末を触媒として炭素繊維を成長させる方法である。
【００６５】
この気相成長炭素繊維の生成方法により生成された気相成長炭素繊維に対してこの発明に係る方法を適用するには、例えば縦型炉芯管の下部に、前記繊維捕集槽等と同様の繊維捕集槽等を設け、前記超微粉末を含有する液体を前記縦型炉芯管内に噴霧し、この超微粉末を縦型炉芯管内の炭化水素の熱分解温度域に浮遊させ、そこに炭化水素を導入し、この超微粉末上に炭素繊維を成長させる。縦型炉芯管内に浮遊するこの炭素繊維は、前記と同様にして、案内ガス及び流下水の作用、あるいは排気ファンの作用により、繊維捕集槽内に吸引される。繊維捕集槽内に吸引された炭素繊維は、前記と同様にして、貯流水上に堆積し、分離収集される。
【００６６】
また特許第３００７９８３号公報に開示された方法により生成された気相成長炭素繊維に対して、この発明に係る方法を適用することも可能である。この気相成長炭素繊維の生成方法は、例えばモリブデン金属等からなる触媒を含有する炭化水素油を８００〜１２００℃に保持された反応管内に噴出し、炭化水素を熱分解させて、その触媒上に炭素繊維を成長させる方法である。
【００６７】
この気相成長炭素繊維の生成方法により生成された気相成長炭素繊維に対してこの発明に係る方法を適用するには、例えば縦型炉芯管の下部に、前記繊維捕集槽等と同様の繊維捕集槽等を設け、前記触媒を含有する炭化水素油を８００〜１２００℃に保持された反応管内に噴出し、前記触媒上に炭素繊維を成長させる。縦型炉芯管内で生成されたこの炭素繊維は、前記第３ガス等の作用を利用して、管壁に付着するのを防止しながら、炉芯管下部に移送され、前記と同様にして、案内ガス及び流下水の作用、あるいは排気ファンの作用により、繊維捕集槽内に吸引される。繊維捕集槽内に吸引された炭素繊維は、前記と同様にして、貯流水上に堆積し、分離収集される。この発明の方法により得られる気相成長炭素繊維は、気相成長炭素繊維を生成させる反応温度が高いときには年輪構造になるが、反応温度が低いときには円錐積層型（断面魚骨状）の構造になる。
【００６８】
【発明の効果】
この発明によると、縦型炉芯管内で生成した気相成長炭素繊維を簡便に容易に捕集することができ、空間中に極微細な気相成長炭素繊維が浮遊することによる作業環境及び自然環境の悪化を防止することのできる気相成長炭素繊維の製造方法を提供することができる。
【００６９】
この発明に方法においては、液体が例えば表面改質剤含有水溶液であると、気相成長炭素繊維の捕集工程と表面改質工程とを一つにして工程の簡略化を図ることができる。さらにまた、この発明の方法によると、製造される気相成長炭素繊維が液体を使用して取り出されるから、取り出された気相成長炭素繊維は濡れており、したがって、この気相成長炭素繊維をさらに圧縮して比容積を容易に小さくすることができ、従って比容積の小さくなった気相成長炭素繊維を用いて容易に黒鉛化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明に係る方法を実施する一好適例としての気相成長炭素繊維製造装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１…気相成長炭素繊維製造装置、２…縦型炉心管、３…加熱装置、４…原料液タンク、５…原料液供給ポンプ、６…気化器、７…第１ガス流量計、８…予熱器、９…原料ガス供給ノズル、１０…第２ガス流量計、１１…第２ガス供給器、１２…整流器、１３…第３ガス流量計、１４…第３ガス供給部、１５…案内ガス流量計、１６…案内ガス供給室、１７…整流器、１８…排出管、１９…シール水槽、２０…シール水管、２１…繊維捕集槽、２２…希釈ガス導入管、２３…水噴霧器、２４…第１仕切板、２５…第２仕切板、２６…定水位排水孔、２７…排気ファン連絡管、２８…貯留水、２９…繊維（製品）。
【図１】
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