(57)【要約】【課題】集束性が高く、焼成工程の通過性が良好なアクリル繊維束を提供し、機械的強度が高い炭素繊維束を得る。【解決手段】単繊維の断面形状のアスペクト比の平均値が１．２以上１．６以下であり、前記断面形状の真円度の平均値が０．８２以上あるアクリル繊維束が好ましく、断面形状のアスペクト比が１．２以上１．６以下であり、真円度が０．８２以上である単繊維が、繊維束に含まれる単繊維の５０％以上であることが好ましい。かかるアクリル繊維束を耐炎化し炭素化して炭素繊維束を得る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単繊維の断面形状のアスペクト比の平均値が１．２以上１．６以下であり、前記断面形状の真円度の平均値が０．８２以上あるアクリル繊維束。
ただし、真円度は下記式（１）で求められる値であり、ＳとＬはそれぞれ、単繊維の繊維軸に垂直な断面の形状を光学顕微鏡で観察して得られる単繊維の断面積と周長である。
真円度  ＝（４πＳ）／Ｌ２・・・（１）
【請求項２】
断面形状のアスペクト比が１．２以上１．６以下であり、真円度が０．８２以上である単繊維が、繊維束に含まれる単繊維の５０％以上である請求項１に記載のアクリル繊維束。
【請求項３】
断面形状のアスペクト比が１．６より大きい単繊維が、繊維束に含まれる単繊維の１０％以下である請求項１または２に記載のアクリル繊維束。
【請求項４】
断面形状の真円度が０．８２未満である単繊維が、繊維束に含まれる単繊維の１０％以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載のアクリル繊維束。
【請求項５】
単繊維の断面積の平均値が８０μｍ２以上１５０μｍ２以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載のアクリル繊維束。
【請求項６】
単繊維の断面積の変動係数が１５％以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載のアクリル繊維束。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクリル繊維束を酸化性雰囲気下で２００〜３００℃に加熱処理して密度が１．３〜１．５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維束とし、前記耐炎化繊維束を不活性雰囲気下で５５０〜８００℃に加熱処理して前炭素化繊維束とし、前記前炭素化繊維束を不活性雰囲気下で１２００〜３０００℃に加熱処理して炭素繊維束とする、炭素繊維束の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維前駆体に適したアクリル繊維束と、そのアクリル繊維束を用いた炭素繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、樹脂系成型品の機械特性を向上させるため、繊維を強化材として樹脂と複合化することが一般的に行われている。特に、比強度、比弾性率に優れた炭素繊維を高性能樹脂と複合化した成形材料は、優れた機械特性を発現することから、航空機用途、スポーツ用途、一般産業用途として使用されている。さらに、より比強度、比弾性に優れた材料の要請もあり、炭素繊維の性能もより高強度、高弾性率化の実現が求められている。また、用いられる炭素繊維束に毛羽が多いと、それを用いて製造される炭素繊維複合材料の欠点も多くなるため、毛羽の少ない高品位の炭素繊維束が求められている。
【０００３】
特許文献１には、単繊維の表面構造および単繊維の繊維断面の長径と短径の比（長径／短径）すなわちアスペクト比を制御することで、単繊維断面形状が真円に近く、優れた機械的特性を発現する炭素繊維複合材料が得られるとされている。単繊維の断面形状が真円に近い単繊維からなる炭素繊維束を得るためには、炭素繊維の前駆体である繊維の断面形状も真円に近い必要がある。しかし、前記前駆体繊維の単繊維の断面形状が真円に近い場合、耐炎化処理の際に単繊維の中心部まで酸素が拡散しきらず、焼け斑が生じる可能性があり、これにより炭素繊維の強度が低下する可能性があった。
【０００４】
特許文献２には、アクリロニトリル系重合体を第１凝固浴中に紡出した後、第２凝固浴中で延伸することによって、単繊維の断面のアスペクト比を制御することで、集束性と開繊性に優れたアクリル繊維束が得られるとされている。特許文献３には、アクリロニトリル系重合体を紡出する口金の形状によって、単繊維の断面のアスペクト比を制御することで、集束性と開繊性に優れたアクリル繊維束が得られ、このアクリル繊維束を焼成して得られる炭素繊維束は機械的特性に優れるとされている。
【０００５】
しかし、特許文献２および３の技術によって得られる繊維の断面形状はいずれも真円度が０．８２未満という比較的低い異形断面であった。このような異形断面を有する単繊維から成る繊維束の集束性は必ずしも高くなく、焼成工程の通過性が悪化するだけでなく毛羽の多い炭素繊維束となる可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２８５７１０号公報
【特許文献２】特開２００２−２０９２７号公報
【特許文献３】特開２０１２−１８８７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、集束性が高く、焼成工程の通過性が良好なアクリル繊維束を提供することを目的とする。また、本発明は、機械的強度が高い炭素繊維束を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様は、
単繊維の断面形状のアスペクト比の平均値が１．２以上１．６以下であり、前記断面形状の真円度の平均値が０．８２以上あるアクリル繊維束である。
ただし、真円度は下記式（１）で求められる値であり、ＳとＬはそれぞれ、単繊維の繊維軸に垂直な断面の形状を光学顕微鏡で観察して得られる単繊維の断面積と周長である。
真円度  ＝（４πＳ）／Ｌ２・・・（１）
断面形状のアスペクト比が１．２以上１．６以下であり、真円度が０．８２以上である単繊維が、繊維束に含まれる単繊維の５０％以上であるアクリル繊維束であることが好ましい。
断面形状のアスペクト比が１．６より大きい単繊維が、繊維束に含まれる単繊維の１０％以下であるアクリル繊維束であることが好ましい。
断面形状の真円度が０．８２未満である単繊維が、繊維束に含まれる単繊維の１０％以下であるアクリル繊維束であることが好ましい。
単繊維の断面積の平均値が８０μｍ２以上１５０μｍ２以下であるアクリル繊維束であることが好ましい。
単繊維の断面積の変動係数が１５％以下であるアクリル繊維束であることが好ましい。
【０００９】
本発明の第二の態様は、
本発明の第一の態様のアクリル繊維束を酸化性雰囲気下で２００〜３００℃に加熱処理して密度が１．３〜１．５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維束とし、前記耐炎化繊維束を不活性雰囲気下で５５０〜８００℃に加熱処理して前炭素化繊維束とし、前記前炭素化繊維束を不活性雰囲気下で１２００〜３０００℃に加熱処理して炭素繊維束とする、炭素繊維束の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のアクリル繊維束は、集束性が高く、総繊維数が２００００本以上の炭素繊維束の製造においても焼成工程での操業安定性を高くできる。また、本発明にの炭素繊維の製造方法によって得られる炭素繊維束のストランド強度を高くでき、開繊性が高く、炭素繊維束から複合材料を得る際の樹脂含浸性を良好にできる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜アクリル繊維束＞
本発明のアクリル繊維束は、９５質量％以上のアクリロニトリル単位を有するアクリロニトリル系重合体からなる多数本の単繊維で構成される。
炭素繊維の前駆体として好適に用いられるアクリル繊維束を、以下、炭素繊維前駆体アクリル繊維束、または、単に前駆体繊維束と称することがある。
【００１２】
（アクリロニトリル系重合体）
アクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリル単位のみを有するホモポリマーであってもよいし、アクリロニトリル単位と、アクリロニトリルと共重合可能な他の単量体由来の単量体単位とを有するアクリロニトリル系共重合体であってもよい。
【００１３】
アクリロニトリル系共重合体におけるアクリロニトリル単位の含有量は、９６質量％以上９８．５質量％以下であることが好ましい。
【００１４】
アクリロニトリル単位の含有量が９６質量％以上であると、前駆体繊維束から炭素繊維束にする焼成工程において繊維の熱融着を防止でき、より優れた品質および性能の炭素繊維束を得ることができる。また、共重合体自体の耐熱性が確保され、前駆体繊維束を製造する紡糸、乾燥、延伸の際の単繊維間の接着を回避できる。一方、アクリロニトリル単位の含有量が９８．５質量％以下であれば、溶剤溶解性が低下せず、紡糸原液の安定性を確保できると共に共重合体の析出凝固性が高くなりすぎず、凝固糸を安定に製造できる。
【００１５】
アクリロニトリルと共重合しうる単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル類；塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類；（メタ）アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸等の酸類およびそれらの塩類；マレイン酸イミド、フェニルマレイミド、（メタ）アクリルアミド、スチレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル；スチレンスルホン酸ソーダ、アリルスルホン酸ソーダ、β−スチレンスルホン酸ソーダ、メタアリルスルホン酸ソーダ等のスルホン基を含む重合性不飽和単量体；２−ビニルピリジン、２−メチル−５−ビニルピリジン等のピリジン基を含む重合性不飽和単量体等が挙げられる。
【００１６】
アクリロニトリル系重合体を得るための重合方法は、溶液重合、懸濁重合など、公知の重合方法のいずれであってもよい。
【００１７】
（繊維束を構成する単繊維の断面形状の特徴を表す指標の平均値）
本発明のアクリル繊維束は、単繊維の断面形状を表すアスペクト比の平均値と真円度の平均値に特徴がある。繊維束の特徴を正確に把握するため、単繊維の繊維断面の解析には繊維束中の全単繊維の５０％以上を解析して、平均値を得ることが好ましい。
【００１８】
本発明のアクリル繊維束に含まれる単繊維の断面形状のアスペクト比の平均値は１．２以上１．６以下であり、好ましくは１．２以上１．４以下であり、より好ましくは１．２５以上１．３５以下である。アスペクト比の平均値がこの範囲内であれば、前駆体繊維束の焼成工程通過性と、これから得られる炭素繊維束の樹脂含浸性および開繊性とを同時に満足することができる。アスペクト比の平均値が１．２未満では、耐炎化処理の際に前駆体繊維束の各々の単繊維の中心部まで酸素が拡散しきらず、焼け斑が生じるため、炭素繊維のストランド強度が低下する。アスペクト比の平均値が１．６を超えると、繊維束の集束性が低下し、焼成工程通過性が悪化し、炭素繊維のストランド強度が著しく低下する。さらに、同様の理由から、単繊維の繊維断面の平均真円度は０．８２以上であり、好ましくは０．８５以上である。
【００１９】
断面形状のアスペクト比が１．２以上１．６以下であり真円度が０．８２以上である単繊維が繊維束に含まれる単繊維の５０％以上であるアクリル繊維束は優れた集束性と開繊性ならびに優れた機械物性を有する。かかる単繊維が繊維束に含まれる単繊維の６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましい。５０％未満では、繊維束の集束性が低下し、焼成工程の通過性が悪化し、炭素繊維のストランド強度が低下することがある。さらに、同様の理由から、断面形状のアスペクト比が１．６より大きい単繊維は繊維束に含まれる単繊維の１０％以下であること、また、真円度が０．８２未満である単繊維は繊維束に含まれる単繊維の１０％以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明のアクリル繊維束は、アクリル繊維束を構成する単繊維の断面積の平均値が８０μｍ２以上１５０μｍ２以下であることが好ましく、より好ましくは８０μｍ２以上１１０μｍ２以下である。断面積が８０μｍ２未満では、繊維中心部までの距離が短く、アスペクト比１．２未満でも酸素が十分に拡散するため、本発明の効果が得られない。平均断面積が１５０μｍ２より大きいと、繊維中心部までの距離が長く、アスペクトが比１．６であっても酸素が十分に拡散できないため、本発明の効果が得られない。
【００２１】
また、焼成斑によるストランド強度低下を防止するため、単繊維の断面積の変動係数が１５％以下であり、好ましくは１２％以下であることが好ましい。
【００２２】
（アクリル繊維束の製造方法）
本発明のアクリル繊維束は、紡出凝固工程と、洗浄・延伸工程と、油剤付与工程と、乾燥緻密化工程と、延伸工程によって製造される。紡出凝固工程と油剤処理工程の間に一次延伸工程があっても良い。以下、各工程について説明する。
【００２３】
（紡出凝固工程）
紡出凝固工程は、紡糸原液から凝固糸を得る工程である。紡糸原液は、アクリロニトリル系重合体を溶剤に溶解させて得ることができる。
【００２４】
溶剤としては、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の有機溶剤、塩化亜鉛やチオシアン酸ナトリウム等の無機化合物の水溶液などを適宜選択して使用できる。これらの中でも、凝固速度を速くでき、生産性を向上できる点から、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドのいずれかが好ましく、ジメチルアセトアミドがより好ましい。
【００２５】
紡糸原液における重合体の濃度は、緻密な凝固糸を得るためには、ある程度以上の濃度に調整されることが好ましい。具体的には、１７質量％以上になるように調整することが好ましく、１９質量％以上にすることがより好ましい。一方、紡糸原液は、適正な粘度・流動性が要求されるため、重合体の濃度を２５質量％以下にすることが好ましい。緻密な構造を有するアクリル繊維束を容易に製造するという観点から、紡糸原液の重合体の濃度は２１質量％以上２４質量％以下とすることがさらに好ましい。
【００２６】
紡出凝固工程では、紡糸原液を直接凝固浴中に紡出する湿式紡糸法、空気中で凝固する乾式紡糸法、および一旦空気中に紡出した後に凝固浴にて浴中凝固させる乾湿式紡糸法など公知の紡糸方法を適宜採用できる。これらのうち、より高い性能を有する炭素繊維束を得るためには、湿式紡糸法または乾湿式紡糸法が好ましい。
【００２７】
湿式紡糸法または乾湿式紡糸法に用いる凝固浴には、紡糸原液に用いられる溶剤を含む水溶液を用いることが、溶剤回収の容易さの観点から好ましい。
【００２８】
凝固浴として溶剤を含む水溶液を用いて湿式紡糸法を実施する場合、単繊維の断面形状を制御する観点から、凝固浴の溶剤濃度は６０質量％以上７０質量％以下であることが好ましく、凝固浴の温度は３０℃以上４０℃以下が好ましい。
【００２９】
（予備延伸工程）
凝固糸作製工程にて得た凝固糸は、洗浄・延伸の前に空気中にて延伸（延伸予備）を実施してもよい。空気中での延伸倍率は、１倍以上１．１５倍以下とすることが、緻密なアクリロニトリル系前駆体繊維束を得るためには好ましい。１．１５倍以下とすることでボイド形成を抑え、最終的に得られるアクリル繊維束の緻密性が低下する事を防ぎ、結果的に焼成後に得られる炭素繊維束の強度を高くすることが可能となる。炭素繊維束の強度を高くするという観点から、１倍以上１．１倍以下とすることがより好ましく、１倍以上１．０５倍以下とすることが更に好ましい。
【００３０】
（洗浄・延伸工程）
凝固糸は続いて洗浄・延伸に供される。洗浄方法は脱溶剤出来ればいかなる方法でもよい。例えば、５０℃以上１００℃以下の温度範囲に設定された多段洗浄・延伸槽にて、洗浄・延伸を行う。ここで、洗浄・延伸槽の段数は特に制限はないが、３〜１０段程度が適当である。延伸倍率は、アクリロニトリル系重合体が十分に配向したアクリル繊維束を得るため２．４倍以上とすることが好ましい。また、フィブリル構造破断、欠陥点形成を防ぐため２．８倍以下とすることが好ましい。炭素繊維束の強度を高くするという観点から、延伸倍率を２．５倍以上２．８倍以下とすることがより好ましく、２．５倍以上２．７倍以下とすることが更に好ましい。
【００３１】
（油剤付与工程）
延伸繊維束に付与する油剤の種類として特に限定されないが、アミノ変性シリコーンを好ましい。油剤の付与方法は、延伸繊維束に油剤を均一に付着できることから、洗浄・延伸した繊維束を油剤処理液中に浸漬させた後、余分な油剤処理液を除去するディップ付着法が好ましい。油剤の付着量は、炭素繊維束製造時の焼成工程の工程通過性、炭素繊維束の性能の点から、繊維束の乾燥質量に対して０．１質量％以上２．０質量％以下であることが好ましい。また、油剤付与工程においては、油剤の他に、必要に応じて、帯電防止剤、酸化防止剤、抗菌剤を油剤処理液中に加えて、繊維束に付与してもよい。
【００３２】
（乾燥緻密化工程）
乾燥緻密化工程では、従来公知の方法で延伸糸を乾燥緻密化することができる。例えば、加熱ローラに接触させることによる乾燥が好ましい乾燥方法として挙げられる。乾燥緻密化工程における乾燥温度は、延伸糸のガラス転移温度を超えた温度とすることが好ましい。このような温度で処理することで、凝固糸の乾燥と緻密化が達成できる。乾燥緻密化を行う温度は延伸糸の含水量により異なるが、例えば、１００℃以上２００℃以下が好ましい。
【００３３】
（延伸工程）
延伸工程での延伸方法としては、加熱ローラによる延伸、加圧水蒸気雰囲気下での延伸などの方法を適用することができる。中でも、得られる繊維中のアクリロニトリル系重合体の配向をより高めることができる点で、加圧水蒸気雰囲気下で延伸することが好ましい。このとき、加圧水蒸気雰囲気の温度は１３０℃以上１６０℃以下とすることが好ましい。１３０℃以上とすることで、繊維束の可塑化が十分となり、延伸倍率を高くしても破断せず、得られる炭素繊維前駆体アクリル繊維束に含まれる毛羽の量を低減させることが可能となる。また、１６０℃以下とすることで、安定した延伸が可能になる。
【００３４】
また、加圧水蒸気雰囲気下での延伸倍率は３倍以上４．５倍以下とすることが好ましい。３倍以上とすることで、得られる繊維中のアクリロニトリル系重合体の高配向化が可能となり、得られる炭素繊維束の強度が向上する。４．５倍以下とすることで、フィブリル構造の破断による炭素繊維前駆体アクリル繊維の単繊維に欠陥点が形成されることを防ぐことが可能となり、焼成して得られる炭素繊維束の強度を高くすることが可能となる。炭素繊維束の高強度、延伸安定性向上の観点から、加圧水蒸気雰囲気下での延伸倍率は３．３倍以上４．４倍以下が好ましく、３．４倍以上４．３倍以下が更に好ましい。
【００３５】
延伸工程にて延伸して得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束は、室温のロール等を通すことにより、常温の状態まで冷却する。冷却した炭素繊維前駆体アクリル繊維束は、ワインダでボビンに巻き取られ、或いはケンスに振込まれて収納され、炭素繊維束の製造に供される。
【００３６】
＜炭素繊維束＞
以上の工程により製造した炭素繊維前駆体アクリル繊維束を焼成して炭素繊維束が得られる。焼成工程は、耐炎化工程と炭素化工程とからなる。焼成工程における各処理の条件は特に限定されないが、繊維内部にボイド等の構造的欠陥が発生しにくい条件を設定するのが好ましい。
【００３７】
（耐炎化工程）
耐炎化工程は、炭素繊維前駆体アクリル繊維束を酸化性雰囲気中で緊張あるいは延伸条件下で加熱し、耐炎化繊維束とするものである。耐炎化処理の方法は、例えば、熱風循環炉中で加熱する方式、多孔板表面を有する固定熱板に接触させて加熱するが挙げられる。耐炎化処理の加熱温度を２００℃以上３００℃以下とし、繊維の密度が１．３ｇ／ｃｍ３以上１．５ｇ／ｃｍ３以下になるまで加熱処理を継続することが好ましい。
【００３８】
（炭素化工程）
炭素化工程は、耐炎化工程で得られた耐炎化繊維束を不活性ガス雰囲気下で加熱することにより、炭素繊維束を得るものである。炭素化処理では、前炭素化操作と炭素化操作を行うことが好ましい。前炭素化操作は、最高温度５５０℃以上８００℃以下の不活性ガス雰囲気中、緊張下で、耐炎化繊維束を加熱し前炭素化繊維束とする。この前炭素化操作により、炭素繊維束の機械的特性を向上させることができる。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等、公知の不活性ガスを採用できるが、経済性の面から窒素が望ましい。炭素化操作は、前炭素化繊維束を１２００℃以上３０００℃以下の不活性雰囲気中で、前炭素化繊維束を加熱し炭素繊維束とする。この炭素化処理により、炭素繊維束の機械的特性を向上させることができる。雰囲気ガスは、前炭素化操作の雰囲気ガスと同様である。
【００３９】
（表面処理工程）
得られた炭素繊維束は、表面処理工程に供されることが好ましい。表面処理の方法としては、公知の方法、即ち、電解酸化、薬剤酸化及び空気酸化などによる酸化処理が挙げられ、いずれでも良い。電解酸化による処理の後には、炭素繊維表面の電解質ならびに、電解酸化による処理によって付着した不純物を除去するための洗浄処理を行い、引き続き炭素繊維束を乾燥させる。乾燥方法は、ロール乾燥、熱風乾燥および輻射熱乾燥など公知のいずれの技術も採用できる。
【００４０】
（サイジング処理工程）
次に炭素繊維束はサイジング処理に供されることが好ましい。サイジング処理に用いるサイジング処理液は、サイジング剤を有機溶剤に溶解させたものや、乳化剤などで水に分散させたエマルション液などが使用可能である。サイジング処理は、サイジング処理液を炭素繊維束に付与し、これを乾燥することによって行うことができる。なお、炭素繊維束へのサイジング剤の付着量の調節は、サイジング処理液の濃度や絞り量を調整することによって行なうことができる。炭素繊維束へのサイジング処理液の付与方法は、いかなる方法でもよいが、走行する炭素繊維束を等間隔に並列に配置しシート状にしてサイジング処理液に浸漬させる方法を用いることが生産性の観点から好ましい。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明について実施例を示して詳しく説明する。実施例における各測定は、以下の方法によって行った。
【００４２】
（炭素繊維前駆体アクリル繊維束を構成する単繊維の断面形状）
炭素繊維前駆体アクリル繊維束を、カーボンブラックを分散させたエポキシ樹脂（商品名：エポマウント２７−７７１）に包埋し、室温化で１２時間放置して硬化した後、繊維軸方向に対し垂直に繊維断面が観察できるよう切断し、＃１２０〜１２００の研磨紙で予備研磨した後、羊毛研磨布にアルミナ懸濁液（商品名：ＦＭ．Ｎｏ．４）を含浸させて約２０分間仕上げ研磨した。得られた試料をオリンパス（株）製落射蛍光顕微鏡（製品名：ＤＳＸ５００ＦＬ）を用い観察した。拡大倍率は繊維側面の凹凸が評価結果に影響を与えない範囲である１ピクセルあたり３００ｎｍとなるよう拡大倍率を設定した。試料断面方向に重なり率２０％となるよう移動して撮影した画像１２１枚を貼り合せた。得られた画像はオリンパス（株）製画像解析ソフト（製品名：Ｓｔｒｅａｍ  Ｅｓｓｅｎｃｉａｌ）にて二値化処理を施した後、それぞれの単繊維の断面積Ｓと周長Ｌ求めた。また、単繊維の断面形状に外接する最も面積の小さな長方形の長辺／短辺比のうち最大の値としてアスペクト比を求めた。単繊維の断面形状の真円度は、単繊維の断面積Ｓと単繊維の周長Ｌから下記式（１）により定義した。
真円度＝４πＳ／Ｌ２・・・（１）
【００４３】
（ストランド強度）
樹脂含浸炭素繊維束のストランド試験体の調整方法および強度の測定は、ＪＩＳ  Ｒ７６０１に準拠し、測定、評価した。
【００４４】
（炭素繊維束の欠点検査）
炭素繊維束に１．０ｍ／秒の風をあてながら、糸速度３ｍ／分以下の速度で５０ｍ走行させ、該炭素繊維束に強力ライトを当て、１００ｍあたりの炭素繊維束に存在する毛羽、毛玉の欠点数を目視で数え、下記評価基準にて欠点検査を行った。
○：欠点数が１０個未満。
△：欠点数が１０個以上、２０個未満。
×：欠点数が２０個以上。
【００４５】
（実施例１）
＜炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造＞
アクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリル酸を、過硫酸アンモニウム−亜硫酸水素アンモニウムおよび硫酸鉄の存在下、水系懸濁重合により共重合し、アクリロニトリル単位／アクリルアミド単位／メタクリル酸単位＝９７／２／１（質量比）からなるアクリロニトリル系重合体を得た。このアクリロニトリル系重合体をジメチルアセトアミドに溶解し、アクリロニトリル系重合体の濃度が２１質量％の紡糸原液を調製した。この紡糸原液を孔数３０，０００、孔径５０μｍの紡糸口金を通して、ジメチルアセトアミド濃度６７質量％、温度３０℃のジメチルアセトアミド水溶液からなる凝固浴中に吐出して凝固糸にし、紡糸原液の吐出線速度の０．３８倍の引取速度で引き取った。次いで、得られた凝固糸を空気中で１．０１倍に延伸し、続いて繊維束に対して水洗と同時に２．６倍の延伸を行い、１．５質量％に調製したアミノシリコーン系油剤分散液中に浸漬して引き出し、１５０℃の加熱ロールで乾燥した。次いで加熱ロールで乾燥した繊維束を約１５０℃の加圧蒸気雰囲気下にて４．２倍の延伸を行い、単繊維繊度１．０ｄｔｅｘの炭素繊維前駆体アクリル繊維束を得た。得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束のアスペクト比および真円度を測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
＜炭素繊維束の製造＞
得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束を熱風循環炉に導入し、２２０〜２８０℃に加熱された空気を炭素繊維前駆体アクリル繊維束に吹き付けることによって、耐炎化して密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維束を得た。伸張率は−４．０％とし、耐炎化処理時間は７０分とした。次に耐炎化繊維束を窒素中３００〜７００℃の温度勾配を有する第一炭素化炉にて４．０％の伸長を加えながら通過させて前炭素化繊維束とした。第一炭素化炉での温度勾配は直線的になるように設定し、処理時間は１．３分とした。更に窒素雰囲気中で１０００〜１６００℃の温度勾配を設定した第二炭素化炉にて−４．５％の伸長を加えながら通過させ、炭素繊維束を得た。第二炭素化炉での処理時間は１．３分とした。引き続いて、炭素繊維束を陽極として、被処理炭素繊維１ｇ当たり３０クーロンの電気量となる様に対極との間で通電処理を行いながら重炭酸アンモニウム１０質量％水溶液中を走行せしめ、温水５０℃で洗浄した後乾燥した。次に、ハイドランＮ３２０（ＤＩＣ社製）のエマルション液でサイジング処理し沿いジング剤を０．８質量％付着させ、ボビンに巻きとった。得られた炭素繊維束の欠点検査を実施し、ストランド強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４７】
（実施例２）
炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造において、凝固浴中のジメチルアセトアミド水溶液の濃度を６３質量％、温度を３８℃に変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束のアスペクト比および真円度と得られた炭素繊維束の欠点検査を実施し、ストランド強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
（実施例３）
炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造において、凝固浴中のジメチルアセトアミド水溶液の濃度を６０質量％、温度を３８℃に変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束のアスペクト比および真円度と得られた炭素繊維束の欠点検査を実施し、ストランド強度を測定した。結果を表１に示す。
【００４９】
（比較例１）
炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造において、凝固浴中のジメチルアセトアミド水溶液の温度を３８℃に変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束のアスペクト比および真円度と得られた炭素繊維束の欠点検査を実施し、ストランド強度を測定した。結果を表１に示す。炭素繊維前駆体アクリル繊維のアスペクト比は実施例１と比較して小さく、真円度は高かった。また、炭素繊維束のストランド強度は実施例1と比較して低かった。
【００５０】
（比較例２）
炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造において、凝固浴中のジメチルアセトアミド水溶液の温度を３８℃、凝固糸の引取速度を紡糸原液の吐出線速度の０．４６倍、加圧蒸気雰囲気下での延伸を３．５倍に変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束のアスペクト比および真円度と得られた炭素繊維束の欠点検査を実施し、ストランド強度を測定した。結果を表１に示す。炭素繊維前駆体アクリル繊維のアスペクト比は実施例１と比較して小さく、真円度は高かった。また、炭素繊維束のストランド強度は実施例1と比較して低かった。
【００５１】
（比較例３）
炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造において、凝固浴中のジメチルアセトアミド水溶液の濃度を６０質量％、温度を３０℃に変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られた炭素繊維前駆体アクリル繊維束のアスペクト比および真円度と得られた炭素繊維束の欠点検査を実施し、ストランド強度を測定した。結果を表１に示す。炭素繊維前駆体アクリル繊維のアスペクト比は実施例１と比較して大きく、真円度は低かった。また、得られた炭素繊維は欠点が多く、ストランド強度は実施例1と比較して低かった。
【００５２】
（比較例４）
炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造において、凝固浴中のジメチルアセトアミド水溶液の濃度を４０質量％、温度を３０℃に変更した以外は実施例１と同様に実施した。得られた炭素繊維前駆体繊維束のアスペクト比および真円度と得られた炭素繊維束の欠点検査を実施し、ストランド強度を測定した。結果を表１に示す。結果を表１に示す。炭素繊維前駆体アクリル繊維のアスペクト比は実施例１と比較して大きく、真円度は低かった。また、得られた炭素繊維は欠点が多く、ストランド強度は実施例1と比較して低かった。
【００５３】
【表１】
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