(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸度が１．５％以上であって密度が１．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、下記の式（１）の関係を満たすと共に式（２）〜式（５）の何れかの関係を満たす炭素繊維。
Ｌａ≧１                                                      （１）
１７０≦ＴＭ≦２３０の場合、Ｌａ≦−０．５＋０．０１×ＴＭ    （２）
２３０＜ＴＭ≦２４０の場合、Ｌａ≦−３７．３＋０．１７×ＴＭ  （３）
２４０＜ＴＭ≦３００の場合、Ｌａ≦−２．５＋０．０２５×ＴＭ  （４）
３００＜ＴＭ        の場合、Ｌａ≦２＋０．０１×ＴＭ          （５）
ただし、「Ｌａ」はＸ線回折により測定される繊維軸に対して平行方向の結晶サイズ［ｎｍ］であり、「ＴＭ」は引張弾性率［ＧＰａ］である。
【請求項２】
下記の式（６），（７）の関係を満たす請求項１に記載の炭素繊維。
Ｌｃ≧１                                  （６）
Ｌｃ≦０．４＋ｅ＾（０．００６×ＴＭ）    （７）
ただし、「Ｌｃ」はＸ線回折により測定される繊維軸に対して垂直方向の結晶サイズ［ｎｍ］であり、「ｅ」は自然対数の底である。
【請求項３】
引張弾性率ＴＭが２３０以上で、引張強度が４３００ＭＰａ以上である
請求項１又は２に記載の炭素繊維。
【請求項４】
引張弾性率ＴＭが３００以上で、引張強度が５９００ＭＰａ以上である
請求項１〜３の何れか１項に記載の炭素繊維。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の炭素繊維を製造する製造方法において、
マイクロ波磁界加熱及びプラズマ加熱の少なくとも一方を利用して炭素化する
炭素繊維の製造方法。
【請求項６】
前記マイクロ波磁界加熱は、磁界エネルギー＞電界エネルギーとなる部分を利用して加熱する
請求項５に記載の炭素繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素化工程を経て製造される炭素繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系繊維、レーヨン系繊維、セルロース系繊維及びピッチ系繊維等から製造された前駆体繊維を焼成して製造される。例えば、ポリアクリロニトリル系繊維から製造された前駆体繊維を利用して炭素繊維を製造する場合、酸素を含む雰囲気中（耐炎化炉内）で前駆体繊維を加熱する耐炎化工程、耐炎化工程を経た繊維（以下、「耐炎繊維」という。）を不活性雰囲気中（炭素化炉）で加熱する炭素化工程が行われる。なお、上記加熱は、耐炎化炉及び炭素化炉を繊維が通過（走行）することで行われる。【０００３】
炭素化工程における加熱は例えば電気ヒータを利用している。つまり、炉内雰囲気を電気ヒータで加熱して、この加熱された炉内を耐炎繊維が通過することで、耐炎繊維を間接的に加熱している。【０００４】
炭素化工程における温度条件や繊維の延伸条件等を調整して、引張特性や圧縮特性等の種々の特性を有する炭素繊維を提供している（例えば、特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５６２７号公報
【特許文献２】特開２００２−５４０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１,２に記載のように、炭素化工程の温度条件や延伸条件を調整しても高引張強度（高伸度）特性を有する炭素繊維が得られていない。【０００７】
本発明は、上記した課題に鑑み、より高い引張強度を有する炭素繊維及び当該炭素繊維の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る炭素繊維は、下記の式（１）の関係を満たすと共に式（２）〜式（５）の何れかの関係を満たす。
Ｌａ≧１                                                    （１）
１７０≦ＴＭ≦２３０の場合、Ｌａ≦−０．５＋０．０１×ＴＭ  （２）
２３０＜ＴＭ≦２４０の場合、Ｌａ≦−３７．３＋０．１７×ＴＭ（３）
２４０＜ＴＭ≦３００の場合、Ｌａ≦−２．５＋０．０２５×ＴＭ（４）
３００＜ＴＭ        の場合、Ｌａ≦２＋０．０１×ＴＭ        （５）
ただし、「Ｌａ」はＸ線回折により測定される繊維軸に対して平行方向の結晶サイズ［ｎｍ］であり、「ＴＭ」は引張弾性率［ＧＰａ］である。
また、別形態に係る炭素繊維は、下記の式（６）及び（７）の関係を満たす。
Ｌｃ≧１                                  （６）
Ｌｃ≦０．４＋ｅ＾（０．００６×ＴＭ）    （７）
ただし、「Ｌｃ」はＸ線回折により測定される繊維軸に対して垂直方向の結晶サイズ［ｎｍ］であり、「ｅ」は自然対数の底である。
本発明の一態様に係る炭素繊維の製造方法は、上記の炭素繊維を製造する製造方法において、マイクロ波磁界加熱及びプラズマ加熱の少なくとも一方を利用して炭素化する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様に係る炭素繊維は上記構成を有することで、高い引張強度が得られる。
本発明の一態様に係る炭素繊維の製造方法により高い引張強度を有する炭素繊維を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】炭素繊維の製造工程を示す概略図である。
【図２】マイクロ波の定在波を同一平面上に表した図である。
【図３】炭素繊維の結晶サイズＬａと引張弾性率ＴＭとの関係を示す。
【図４】炭素繊維の結晶サイズＬｃと引張弾性率ＴＭとの関係を示す。
【図５】実施例と比較例における引張弾性率ＴＭと引張強度ＴＳとの関係を示す図である。
【図６】実施例と比較例における引張弾性率ＴＭと伸度Ｅとの関係を示す図である。
【図７】実施例と比較例における引張弾性率ＴＭと面間隔ｄ００２との関係を示す図である。
【図８】実施例と比較例における引張弾性率ＴＭと密度Ｄとの関係を示す図である。
【図９】磁界処理回数と面間隔ｄ００２との関係を示す図である。
【図１０】磁界処理回数と面間隔ｄ１０との関係を示す図である。
【図１１】磁界処理回数と結晶サイズＬａとの関係を示す図である。
【図１２】磁界処理回数と結晶サイズＬｃとの関係を示す図である。
【図１３】磁界処理回数と引張弾性率ＴＭとの関係を示す図である。
【図１４】磁界処理回数と引張強度ＴＳとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜＜概要＞＞
発明者らは、炭素繊維の結晶構造、特に結晶サイズに着目して検討を重ね、炭素化（複数の炭素化工程を有する場合は最終の炭素化工程での炭素化である。）をマイクロ波やプラズマ等のエネルギを与えて加熱する方法を利用して行うことで、従来のヒータ加熱を利用して炭素化を行うよりも炭素繊維の結晶サイズを小さくできることを見出し、この結晶サイズの小さい炭素繊維は優れた引張強度を有することが判明した。
ここで、マイクロ波加熱及びプラズマ加熱とは、耐炎繊維（炭素化工程が一工程の場合、当該工程が行われる前の繊維である。）や炭素化途中繊維（炭素化工程が複数工程の場合、最終工程が行われる前の繊維である。）等の対象繊維に対してマイクロ波やプラズマ等の熱に変換されるエネルギを与えて加熱することをいい、対象繊維に直接マイクロ波やプラズマを照射したり、マイクロ波やプラズマが存在する炭素化炉内を対象繊維を走行させたり等することで行われる。
なお、ヒータ加熱とは、対象繊維が通過する炭素化炉の熱源にヒータを用い、ヒータにより加熱された雰囲気内を対象繊維が通過することで当該対象繊維を加熱する加熱方法であり、「従来法」とする。
以下、結晶サイズに特徴を有する炭素繊維及びその炭素繊維の製造方法について説明する。
【００１２】
１．炭素繊維
一実施形態に係る炭素繊維は、下記の式（１）の関係を満たすと共に式（２）〜式（５）の何れかの関係を満たす。
Ｌａ≧１                                                    （１）
１７０≦ＴＭ≦２３０の場合、Ｌａ≦−０．５＋０．０１×ＴＭ  （２）
２３０＜ＴＭ≦２４０の場合、Ｌａ≦−３７．３＋０．１７×ＴＭ（３）
２４０＜ＴＭ≦３００の場合、Ｌａ≦−２．５＋０．０２５×ＴＭ（４）
３００＜ＴＭ        の場合、Ｌａ≦２＋０．０１×ＴＭ        （５）
ただし、「Ｌａ」はＸ線回折により測定される繊維軸に対して平行方向の結晶サイズ［ｎｍ］であり、「ＴＭ」は引張弾性率［ＧＰａ］である。
炭素繊維は、上記の引張弾性率ＴＭと結晶サイズＬａとの関係を満たすことで、ヒータ加熱で製造した同じ結晶サイズの炭素繊維よりも高い引張強度ＴＳ（伸度Ｅ）が得られる。
ここで、結晶サイズＬａが１よりも小さくなると、引張弾性率ＴＭや引張強度ＴＳが低くなる。なお、結晶サイズＬａが１２より大きくなると、引張強度ＴＳ（伸度Ｅ）が低くなる傾向がみられる。
別実施形態に係る炭素繊維は、下記の式（６）及び（７）の関係を満たす。
Ｌｃ≧１                                                    （６）
Ｌｃ≦０．４＋ｅ＾（０．００６×ＴＭ）                      （７）
ただし、「Ｌｃ」はＸ線回折により測定される繊維軸に対して垂直方向の結晶サイズ［ｎｍ］であり、「ｅ」は自然対数の底である。
【００１３】
炭素繊維は、上記の引張弾性率ＴＭと結晶サイズＬｃとの関係を満たすことで、ヒータ加熱で製造した同じ結晶サイズの炭素繊維よりも高い引張強度ＴＳ（伸度Ｅ）が得られる。
ここで、結晶サイズＬｃが１よりも小さくなると、引張弾性率ＴＭや引張強度ＴＳが低くなる傾向がみられる。結晶サイズＬｃが２０より大きくなると、隣り合う結晶同士が合体しやすくなり、引張強度ＴＳ（伸度Ｅ）が低くなる傾向がみられる。
【００１４】
結晶サイズＬｃ，Ｌａの測定は、例えば株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２０００を用い、繊維をセットした試料台を取り付けて透過法にて実施できる。Ｘ線には、加速電圧４０（ｋＶ）、電流３０（ｍＡ）で発生させたＣｕＫα線を使用できる。試料の向きは、結晶サイズＬｃの測定の際には繊維束の繊維軸方向を赤道面に対して垂直な状態とし、結晶サイズＬａの測定の際には繊維束の繊維軸方向を赤道面に対して平行な状態とする。また、それぞれ回折角２θが１０（°）から６０（°）の範囲の回折パターンをとり、回折パターンの１０（°）、２０（°）、３５（°）、６０（°）付近を通る曲線をベースラインとして行う。
結晶サイズＬｃは、上記の方法により得られた面指数(００２)の回折ピークの半値幅β００２から、下式（１１）を用いて算出することができる。
結晶サイズＬｃ（ｎｍ）＝０．９λ／（β００２cosθ００２）  （１１）
〔式中、λ：Ｘ線の波長、β００２：面指数（００２）の回折ピークの半値幅、θ００２：面指数（００２）の回折角を示す。〕
結晶サイズＬａは、上記の方法により得られた面指数（１０）の回折ピークの半値幅β１０から、下式（１２）を用いて算出することができる。
結晶サイズＬａ（ｎｍ）＝０．９λ／（β１０ｃｏｓθ１０）  （１２）
〔式中、λ：Ｘ線の波長、β１０：面指数（１０）の回折ピークの半値幅、θ１０：面指数（１０）の回折角を示す。〕
なお、後述する炭素網面の面間隔ｄ００２は、Ｂｒａｇｇの式に従い下式（１３）を用いて算出することができる。
面間隔ｄ００２（ｎｍ）＝λ／（２ｓｉｎθ００２）          （１３）
〔式中、λ：Ｘ線の波長、θ００２：面指数（００２）の回折角を示す。〕
引張弾性率ＴＭは、ＪＩＳ  Ｒ  ７６０６に準拠して測定している。なお、引張強度ＴＳ及び伸度Ｅは、ＪＩＳ  Ｒ  ７６０６に準拠して測定している。
【００１５】
２．製造方法
「１．炭素繊維」で説明した結晶サイズの小さい炭素繊維の製造方法について説明する。
ここでは、前駆体繊維がアクリロニトリル系繊維であり、対象繊維が後述の耐炎繊維（導電性を有する導電性繊維）である場合を例にとって説明する。
【００１６】
（１）炭素繊維の製造工程
図１は、炭素繊維の製造工程を示す概略図である。
炭素繊維は、前駆体繊維であるプリカーサを用いて製造される。１本のプリカーサは、複数本、例えば、１２，０００本のフィラメントが束になったものである。場合によっては、前駆体繊維束や炭素繊維束ということもある。
プリカーサ１ａは、アクリロニトリルを９０質量％以上含有する単量体を重合した紡糸溶液を湿式紡糸法又は乾湿式紡糸法において紡糸した後、水洗・乾燥・延伸して得られる。なお、共重合する単量体としては、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル、アクリル酸、アクリルアミド、イタコン酸、マレイン酸等が利用される。
通常、プリカーサ１ａを製造する速さと、プリカーサ１ａを炭素化して炭素繊維を製造する速さが異なる。このため、製造されたプリカーサ１ａは、一旦、カートンに収容されたり、ボビンに巻き取られたりする。
【００１７】
プリカーサ１ａは、図１に示すように、例えばボビン３０から引き出され、下流側に向かって走行する。その途中で、各種の処理がなされて、炭素繊維としてボビン３９に巻き取られる。
炭素繊維は、図１に示すように、プリカーサ１ａを耐炎化する耐炎化工程と、耐炎化された繊維（以下、「耐炎繊維」という。）１ｂを延伸させながら炭素化する炭素化工程と、炭素化された繊維（以下、「炭素化後繊維」ともいう。）１ｄの表面を改善する表面処理工程と、表面が改善された繊維１ｅに樹脂を付着させるサイジング工程と、樹脂が付着した繊維１ｆを乾燥させる乾燥工程とを経て製造される。
【００１８】
乾燥された繊維１ｇは、炭素繊維１ｇとしてボビン３９に巻き取られる。なお、各工程を終えた繊維を、例えば耐炎繊維１ｂのように、区別しているが、単に「繊維」として説明する際の符号は、「１」を用いる。
ここで、プリカーサ１ａを耐炎化する処理を耐炎化処理、耐炎繊維１ｂを炭素化する処理を炭素化処理、炭素化後繊維１ｄの表面を改善する処理を表面処理、表面が改善された繊維１ｅに樹脂を付着させる処理をサイジング処理、樹脂が付着した繊維１ｆを乾燥させる処理を乾燥処理とそれぞれいう。以下、各工程及び各処理について説明する。
【００１９】
（１−１）耐炎化工程（耐炎化処理）
耐炎化工程は、炉内が２００［℃］〜３５０［℃］の酸化性雰囲気に設定された耐炎化炉３を利用して行う。具体的には、耐炎化は、空気雰囲気中の耐炎化炉３内をプリカーサ１ａが１回又は複数回通過することで行われる。なお、酸化性雰囲気は、酸素、二酸化窒素等を含んでいてもよい。
耐炎化工程中のプリカーサ１ａは、製造する炭素繊維に合わせて所定の張力で延伸される。耐炎化工程での延伸倍率は、例えば、０．７〜１．３の範囲内である。プリカーサ１ａの延伸は複数のローラにより行われる。例えば、延伸は、耐炎化炉３の入口の２個のローラ５，７や出口の３個のローラ９，１１，１３により行われる。
【００２０】
（１−２）炭素化工程（炭素化処理）
炭素化工程は、耐炎繊維１ｂを加熱する（エネルギを与える）ことで熱分解反応を生じさせて炭素化を行う工程である。炭素化は、耐炎繊維１ｂが第１の炭素化炉１５を通過し、さらに、第１の炭素化炉１５を通過した繊維１ｃが第２の炭素化炉１７を通過することで行われる。
【００２１】
ここで、第１の炭素化炉１５で行われる炭素化を「第１の炭素化」とし、第１の炭素化炉１５で行われる処理を「第１の炭素化処理」とし、第１の炭素化炉１５で行われる工程を「第１の炭素化工程」とし、第１の炭素化処理や第１の炭素化工程を終えた（第１の炭素化炉１５を出た）繊維１ｃを「第１の炭素化処理後の繊維」や「炭素化途中繊維」とする。
同様に、第２の炭素化炉１７で行われる炭素化を「第２の炭素化」とし、第２の炭素化炉１７で行われる処理を「第２の炭素化処理」とし、第２の炭素化炉１７で行われる工程を「第２の炭素化工程」とし、第２の炭素化処理や第２の炭素化工程を終えた（第２の炭素化炉１７を出た）繊維１ｄを「第２の炭素化処理後の繊維」又は「炭素化後繊維」とする。
【００２２】
第１の炭素化は、例えば、電気ヒータ、マイクロ波、プラズマ等を利用して加熱できる。第２の炭素化では、電気ヒータを利用せず、マイクロ波磁界加熱やプラズマ加熱を利用して炭素化する。つまり、炭素化工程が複数ある場合、最終工程の炭素化にマイクロ波磁界加熱やプラズマ加熱を利用する。なお、マイクロ波磁界加熱とは、マイクロ波のうち磁界エネルギを主に使用する加熱をいう。
【００２３】
第２の炭素化では、不活性ガス雰囲気中で、第１の炭素化炉１５内での張力とは異なる張力下で加熱することが好ましい。具体的には、第２の炭素化工程での張力は、第１の炭素化工程での張力の１．０倍〜５．０倍の範囲内が好ましい。なお、不活性ガスは、例えば、窒素、アルゴン等が利用される。
ここでは、第１の炭素化炉１５と第２の炭素化炉１７とは互いに独立した形態で設けられ、各炭素化炉１５，１７の間には繊維の張力を調整する調整手段を設けることができる。具体的には、第１の炭素化炉１５の外であって入口側にはローラ１９が、第１の炭素化炉１５と第２の炭素化炉１７との間にはローラ２１が、第２の炭素化炉１７の外であって出口側にはローラ２３がそれぞれ設けられている。
なお、第２の炭素化工程については、後で詳細に説明する。
【００２４】
（１−３）表面処理工程（表面処理）
表面処理工程は、炭素化後繊維１ｄが表面処理装置２５内を通過することで行われる。表面処理装置２５の外であって出口側にはローラ２６が設けられている。なお、表面処理することで、炭素繊維１ｇを利用して複合材料とした場合、炭素繊維１ｇとマトリックス樹脂との親和性や接着性が向上する。
表面処理は、一般に炭素化後繊維１ｄの表面を酸化することにより行われる。表面処理として、例えば、液相中又は気相中の処理がある。
液相中での処理は、酸化剤に炭素化後繊維１ｄを浸漬することによる化学酸化や、炭素化後繊維１ｄが浸漬する電解液中で通電することによる陽極電解酸化等が工業的に用いられる。気相中での処理は、炭素化後繊維１ｄを酸化性気体の中を通過させたり、放電等によって発生した活性種を吹き付けたりすることにより行なうことができる。
【００２５】
（１−４）サイジング工程（サイジング処理）
サイジング工程は、表面処理された繊維１ｅが樹脂液２９内を通過することで行われる。樹脂液２９は、樹脂浴２７に貯留されている。なお、サイジング工程により、表面処理された繊維１ｅの収束性が高まる。
サイジング工程において、表面処理された繊維１ｅは、樹脂浴２７の内部や樹脂浴２７の周辺に配された複数のローラ３１，３３等により走行方向を変更しながら樹脂液２９内を通過する。樹脂液２９は、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等を溶剤に溶解させた液やエマルション液が利用される。
【００２６】
（１−５）乾燥工程（乾燥処理）
乾燥工程は、樹脂が付着した繊維１ｆが乾燥炉３５内を通過することで行われる。なお、乾燥した繊維１ｇは、乾燥炉３５の外であって下流側のローラ３７を介してボビン３９に巻き取られる（巻取工程である。）。
【００２７】
（２）第２の炭素化工程
（２−１）マイクロ波磁界加熱
マイクロ波磁界加熱を利用する場合について説明する。
第２の炭素化工程は、第１の炭素化炉１５を通過した第１の炭素化処理後の繊維１ｃに対して、第２の炭素化炉１７内において、マイクロ波磁界加熱により加熱する。第２の炭素化工程では、第１の炭素化処理後の繊維１ｃの炭素化を一層進行させる工程である。
【００２８】
マイクロ波加熱装置としては、例えば、マイクロ波発振器により接続導波管を介して断面が矩形のマイクロ波加熱炉に伝送モードがＴＥ１０のマイクロ波を伝搬させることで被加熱物（第１の炭素化処理後の繊維１ｃ）を加熱する構造に形成されたものが使用できる。
導波管の端部に短絡負荷を設け、マイクロ波を反射させることにより、図２に示すような定在波を発生させることができる。なお、図２は、マイクロ波の定在波を同一平面上に表した図である。すなわち、定在波中の電界と磁界は、通常、ｘ、ｙ平面上を伝播するとされているが、これを同一平面上に表したものが図２である。図２において、実線で示す４０は例えばｘ平面を伝播する電界の分布を、破線で示す４１は例えばｙ平面を伝播する磁界の分布をそれぞれ示す。太線で示す４２は、磁界の分布において磁界エネルギが電界エネルギよりも大きくなる（磁界エネルギ＞電界エネルギ）部分を示し、加熱に利用される。
以下、加熱に利用される磁界エネルギの符号も「４２」を用いる。本実施形態では、加熱に利用される磁界エネルギ４２に第１の炭素化処理後の繊維１ｃを通すことにより、炭素化を行うものである。
第２の炭素化においてマイクロ波磁界加熱を利用して製造した炭素繊維が、後述の表１中の実施例１〜３及び実施例６〜８である。
【００２９】
（２−２）プラズマ加熱
プラズマ加熱を利用する場合について説明する。
第２の炭素化炉１７は、第２の炭素化炉本体の上部から内部へとプラズマを照射するプラズマ照射装置と、第２の炭素化炉本体の内部を不活性雰囲気にするための導入管と排気管とを備える。なお、ここでは、不活性ガスとして窒素が利用されている。また、プラズマ照射装置は、例えばスロットアンテナ方式を利用することで表面波プラズマを発生させている。
第２の炭素化においてプラズマ加熱を利用して製造した炭素繊維が、後述の表１中の実施例４，５である。
【実施例】
【００３０】
〔実施例１〕
炭素化途中繊維を炭素化して炭素繊維を製造した。炭素化途中繊維は、３，０００本の繊維からなる体積抵抗率１８［Ω・ｃｍ］の導電性繊維束であり、第１の炭素化処理後の繊維である。
上記炭素化途中繊維をマイクロ波磁界加熱により炭素化した。第２の炭素化炉で利用するマイクロ波の出力は１．０［ｋＷ］とした。照射時間は３２．４［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で１．０［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１に示した。
ここでの結晶サイズＬｃ，Ｌａの測定は、株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２０００を用いて透過法にて行った。Ｘ線には、加速電圧４０（ｋＶ）、電流３０（ｍＡ）で発生させたＣｕＫα線を使用した。試料の向きは、結晶サイズＬｃの測定の際には繊維束の繊維軸方向を赤道面に対して垂直な状態とし、結晶サイズＬａの測定の際には繊維束の繊維軸方向を赤道面に対して平行な状態とした。また、それぞれ回折角２θが１０（°）から６０（°）の範囲の回折パターンをとり、回折パターンの１０（°）、２０（°）、３５（°）、６０（°）付近を通る曲線をベースラインとして行った。
結晶サイズＬｃは、上記の方法により得られた回折ピークの半値幅β００２から、式（１１）を用いて算出した。結晶サイズＬａは、上記の方法により得られた回折ピークの半値幅β１０から、式（１２）を用いて算出した。面間隔ｄ００２は式（１３）を用いて算出した。引張弾性率ＴＭ、引張強度ＴＳ及び伸度Ｅは、ＪＩＳ  Ｒ  ７６０６に準拠して測定した。【００３１】
〔実施例２〕
実施例１と同様の炭素化途中繊維をマイクロ波磁界加熱により炭素化した。マイクロ波の出力は１．０［ｋＷ］とした。照射時間は１０．８［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で１．３［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１に示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００３２】
〔実施例３〕
実施例１と同様の炭素化途中繊維をマイクロ波磁界加熱により炭素化した。マイクロ波の出力は２．５［ｋＷ］とした。照射時間は１０．８［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で１．５［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１に示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００３３】
〔実施例４〕
実施例１と同様の炭素化途中繊維をプラズマ加熱により炭素化した。プラズマを発生させるためのマイクロ波の出力は０．５［ｋＷ］とした。なお、マイクロ波の発生にはマグネトロンタイプの発振装置を利用した。プラズマの照射時間は８０［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で３．５［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１に示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００３４】
〔実施例５〕
実施例１と同様の炭素化途中繊維をプラズマ加熱により炭素化した。マイクロ波の出力は１．５［ｋＷ］とした。プラズマの照射時間は５０［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で３．４［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１に示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００３５】
〔実施例６〕
炭素化途中繊維として、表１に示すように、引張強度ＴＳが４４００［ＭＰａ］、引張弾性率ＴＭが２４０［ＧＰａ］、面間隔ｄ００２が０．３５５［ｎｍ］、結晶サイズＬｃが１．８［ｎｍ］、結晶サイズＬａが３．６［ｎｍ］の繊維を用いた。
この繊維をマイクロ波磁界加熱により炭素化した。マイクロ波の出力は３［ｋＷ］とした。照射時間は３２０［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で１００［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１に示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００３６】
〔実施例７〕
炭素化途中繊維として実施例６で使用した繊維を用いた。この繊維をマイクロ波磁界加熱により炭素化した。マイクロ波の出力は４［ｋＷ］とした。照射時間は３２０［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で１００［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１に示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００３７】
〔実施例８〕
炭素化途中繊維として、表１に示すように、引張強度ＴＳが５９００［ＭＰａ］、引張弾性率ＴＭが２９０［ＧＰａ］、面間隔ｄ００２が０．３５０［ｎｍ］、結晶サイズＬｃが２．６［ｎｍ］、結晶サイズＬａが５．２［ｎｍ］の繊維を用いた。
この繊維を炭素化炉でマイクロ波磁界加熱により炭素化した。マイクロ波の出力は５［ｋＷ］とした。照射時間は３２０［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で１００［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維の引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸度Ｅ、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表１及び表５に示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００３８】
〔比較例〕
実施品を評価するための炭素繊維を、従来のヒータ加熱により窒素雰囲気中で炭素化した。得られた炭素繊維の引張弾性率ＴＭ、結晶サイズＬｃ、結晶サイズＬａを表２に示した。ここで、特に実施例６〜８と比較するために、引張弾性率ＴＭの近い又は同じ引張弾性率ＴＭを有する例として、比較例６，１３，１４について以下に説明する。【００３９】
〔比較例６〕
炭素化途中繊維として実施例１で使用した繊維を用いた。この繊維を炭素化炉でヒータ加熱により炭素化した。第２の炭素化炉内の温度は１４００［℃］とし、加熱時間は２４０［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は窒素雰囲気下で１００［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維についての加熱条件や加熱後の繊維の特性を表３にそれぞれ示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００４０】
〔比較例１３〕
炭素化途中繊維として実施例６及び実施例７で使用した繊維を用いた。この繊維をヒータ加熱により炭素化した。第２の炭素化炉内の温度は２２００［℃］とし、加熱時間は４５０［秒］とした。このときの第２の炭素化炉は窒素雰囲気下で１００［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維についての加熱条件や加熱後の繊維の特性を表４にそれぞれ示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００４１】
〔比較例１４〕
炭素化途中繊維として表５に示すように実施例８で使用した繊維を用いた。この繊維をヒータ加熱により炭素化した。第２の炭素化炉内の温度は２４００［℃］とし、加熱時間は６００［秒］とした。このときの第２の炭素化炉内は、窒素雰囲気下で１００［ｋＰａ］に保った。
得られた炭素繊維についての加熱条件や加熱後の繊維の特性を表５にそれぞれ示した。なお、測定は実施例１と同じである。【００４２】
表１は、第２の炭素化工程においてプラズマ加熱又はマイクロ波磁界加熱を利用して製造された炭素繊維を実施例としてその概要を示した。
【表１】
0006469212.tif 000002
【００４３】
表２は、引張特性を評価するために、従来法で製造された炭素繊維を比較例としてその概要を示した。
【表２】
0006469212.tif 000003
【００４４】
引張特性を評価するために、同じ又は近い引張弾性率ＴＭの実施例と比較例とに着目した。具体的には、引張弾性率ＴＭが２４０［ＧＰａ］、３５０［ＧＰａ］、４３０［ＧＰａ］の３種類である。
表３は、実施例６の炭素繊維と比較例６の炭素繊維の概要を比較して示した。
表４は、実施例７の炭素繊維と比較例１３の炭素繊維の概要を比較して示した。
表５は、実施例８の炭素繊維と比較例１４の炭素繊維の概要を比較して示した。【００４５】
【表３】
0006469212.tif 000004
【００４６】
【表４】
0006469212.tif 000005
【００４７】
【表５】
0006469212.tif 000006
【００４８】
４．引張特性
以下、結晶サイズ、引張特性（伸度を含む。）について説明する。
（１）結晶サイズＬｃ，Ｌａと引張弾性率ＴＭ
図３は、実施例１〜８及び比較例１〜１４における炭素繊維の結晶サイズＬａと引張弾性率ＴＭとの関係を示す。図４は、実施例１〜８及び比較例１〜１４における炭素繊維の結晶サイズＬｃと引張弾性率ＴＭとの関係を示す。なお、図３及び図４中の例えば「実１」は実施例１のことを示し、例えば「比１」は比較例１のことを示す。
図３及び図４により、近似する又は同じ引張弾性率ＴＭを有する場合、実施例１〜８の炭素繊維の結晶サイズＬｃ，Ｌａは比較例１〜１４の炭素繊維の結晶サイズＬｃ，Ｌａよりも小さいことが分かった。換言すると、近似する又は同じ結晶サイズＬｃ，Ｌａの場合、実施例１〜８の炭素繊維の引張弾性率ＴＭが比較例１〜１４の炭素繊維の引張弾性率ＴＭよりも高いことが分かった。特に、図３に示す結晶サイズＬａにおいてこの傾向は顕著であった。このことから、従来法では、結晶サイズＬａが小さく且つ引張弾性率ＴＭが高い炭素繊維を製造することができないと考えられる。【００４９】
図３において比較例１〜８と実施例１〜１４との間に境界があり、実施例１〜８の範囲は引張弾性率ＴＭに対応して以下のように表すことができ、この式が上記の式（２）〜式（５）である。
１７０≦ＴＭ≦２３０の場合、Ｌａ≦−０．５＋０．０１×ＴＭ  （２）
２３０＜ＴＭ≦２４０の場合、Ｌａ≦−３７．３＋０．１７×ＴＭ（３）
２４０＜ＴＭ≦３００の場合、Ｌａ≦−２．５＋０．０２５×ＴＭ（４）
３００＜ＴＭ        の場合、Ｌａ≦２＋０．０１×ＴＭ        （５）
つまり、上記の関係を満たす炭素繊維は、後述のように、高い引張強度ＴＳ（伸度Ｅ）を有する。【００５０】
図４において比較例１〜８と実施例１〜１４との間に境界があり、実施例１〜８の範囲は引張弾性率ＴＭに対応して、以下のように表すことができ、これらが上記の式（７）である。
Ｌｃ≦０．４＋ｅ＾（０．００６×ＴＭ）                （７）
なお、上記の「ｅ」は自然対数の底である。【００５１】
（２）引張強度（伸度）
図５は実施例６〜８と比較例６，１３，１４における引張弾性率ＴＭと引張強度ＴＳとの関係を示す図である。図６は実施例６〜８と比較例６，１３，１４における引張弾性率ＴＭと伸度Ｅとの関係を示す図である。
実施例６〜８における引張強度ＴＳ及び伸度Ｅは、図５及び図６に示すように、比較例６，１３，１４よりも高くなっていた。以下、詳細に比較する。【００５２】
（２−１）実施例６と比較例６（表３）
引張弾性率ＴＭが２４０［ＧＰａ］の場合、比較例６では引張強度ＴＳが４４００［ＭＰａ］、伸度Ｅが１．８［％］であった。実施例６では引張弾性率ＴＭが２５０［ＧＰａ］で比較例６より若干高く、引張強度ＴＳが５２００［ＭＰａ］、伸度Ｅが２．１［％］であった。このように実施例６の方が比較例６よりも優れた引張強度ＴＳと伸度Ｅを示した。
（２−２）実施例７と比較例１３（表４）
引張弾性率ＴＭが３５０［ＧＰａ］の場合、比較例１３では引張強度ＴＳが３３００［ＭＰａ］、伸度Ｅが０．９［％］であった。実施例７では引張弾性率ＴＭが３２０［ＧＰａ］で比較例１３よりも若干低く、引張強度ＴＳが６５００［ＭＰａ］、伸度Ｅが２．０［％］であった。このように実施例７の方が比較例１３よりも優れた引張強度ＴＳと伸度Ｅを示した。【００５３】
（２−３）実施例８と比較例１４（表５）
引張弾性率ＴＭが４３０［ＧＰａ］の場合、比較例１４では引張強度ＴＳが４６００［ＭＰａ］、伸度Ｅが１．１［％］であった。実施例８では、引張弾性率ＴＭが同じで、引張強度ＴＳが５９００［ＭＰａ］、伸度Ｅが１．４［％］であった。このように実施例８の方が比較例１４よりも優れた引張強度ＴＳと伸度Ｅを示した。
（２−４）まとめ
以上のように、特定範囲の結晶サイズＬｃ，Ｌａと特定範囲の引張弾性率ＴＭとを有する炭素繊維は、従来法では得ることのできない高い引張強度ＴＳ及び伸度Ｅを有した。【００５４】
（３）炭素網面の面間隔及び密度
図７は実施例６〜８と比較例６，１３，１４における引張弾性率ＴＭと面間隔ｄ００２との関係を示す図である。図８は実施例６〜８と比較例６，１３，１４における引張弾性率ＴＭと密度Ｄとの関係を示す図である。
実施例６〜８の面間隔ｄ００２は、図７に示すように、従来法の比較例６，１３，１４よりも大きかった。また、実施例６〜８の密度Ｄは、図８に示すように、比較例６，１３，１４よりも小さかった。なお、密度Ｄが小さくなると、引張弾性率ＴＭや引張強度ＴＳが同じであっても比弾性、比強度が向上する。以下、詳細に比較する。【００５５】
（３−１）実施例６と比較例６（表３）
引張弾性率ＴＭが２４０［ＧＰａ］の場合、比較例６では面間隔ｄ００２が０．３５５［ｎｍ］、密度Ｄが１．７７［ｇ／ｃｍ３］であった。実施例６では引張弾性率ＴＭが２５０［ＧＰａ］で比較例６より若干高いが、面間隔ｄ００２が０．３６０［ｎｍ］、密度Ｄが１．７７［ｇ／ｃｍ３］であった。
このように実施例６の引張弾性率ＴＭが比較例６より高いにも関わらず、実施例６の面間隔ｄ００２が比較例６よりも大きかった。なお、一般的には、面間隔ｄ００２が大きくなれば、密度は小さくなる傾向にある。
実施例６の密度Ｄは比較例６の密度Ｄと同じである。一般的に、引張弾性率が低くなれば密度Ｄも小さくなる傾向にある。ここでの引張弾性率ＴＭは実施例６の方が比較例６よりも高い。このことを考慮すると、実施例６の密度は、引張弾性率ＴＭが同じであって従来法により製造された炭素繊維の密度よりも実質的に小さいと言える。【００５６】
（３−２）実施例７と比較例１３（表４）
引張弾性率ＴＭが３５０［ＧＰａ］の場合、比較例１３では面間隔ｄ００２が０．３５１［ｎｍ］、密度Ｄが１．８０［ｇ／ｃｍ３］であった。実施例７では引張弾性率ＴＭが３２０［ＧＰａ］で比較例１３より若干低いが、面間隔ｄ００２が０．３５２［ｎｍ］、密度Ｄが１．７８［ｇ／ｃｍ３］であった。このように実施例７の面間隔ｄ００２が比較例１３よりも大きく、実施例７の密度Ｄが比較例１３よりも小さかった。【００５７】
（３−３）実施例８と比較例１４（表５）
引張弾性率ＴＭが４３０［ＧＰａ］の場合、比較例１４では面間隔ｄ００２が０．３４９［ｎｍ］、密度Ｄが１．８０［ｇ／ｃｍ３］であった。実施例８では面間隔ｄ００２が０．３５０［ｎｍ］、密度Ｄが１．７９［ｇ／ｃｍ３］であった。このように実施例８の面間隔ｄ００２が比較例１４よりも大きく、実施例８の密度Ｄが比較例１４よりも小さかった。【００５８】
（４）対象繊維
実施例６、実施例７及び比較例１３は、表３，４に示すように、対象繊維として同一のものを使用した。なお、この対象繊維は表３に示す従来法により製造された比較例６の炭素繊維である。対象繊維は、表３及び表４に示すように、結晶サイズＬｃが１．８［ｎｍ］であり、結晶サイズＬａが３．６［ｎｍ］であった。
実施例６では、結晶サイズＬｃが１．５［ｎｍ］であり、結晶サイズＬａが１．５［ｎｍ］であった。実施例７では、結晶サイズＬｃが２．５［ｎｍ］であり、結晶サイズＬａが３．２［ｎｍ］であった。
実施例６の炭素繊維の結晶サイズＬａ（１．５）と実施例７の炭素繊維の結晶サイズＬａ（３．２）は、対象繊維の結晶サイズＬａ（３．６）よりも小さかった。
このように、少なくともマイクロ波磁界加熱を利用すると、従来法で製造した炭素繊維を対象繊維として使用しても、結晶サイズＬａの小さな新たな構造の炭素繊維を得ることができる。【００５９】
これに対して、比較例１３では、結晶サイズＬｃが３．６［ｎｍ］であり、結晶サイズＬａが９．１［ｎｍ］であり、両結晶サイズＬｃ，Ｌａとも対象繊維の結晶サイズＬｃ，Ｌａよりも大きかった。
このように、炭素繊維を対象繊維として利用して従来法で炭素化すると、対象繊維の結晶サイズＬｃ，Ｌａよりも小さい構造の炭素繊維を得ることは困難である。【００６０】
５．マイクロ波加熱の回数
マイクロ波磁界加熱の処理回数（この回数を「磁界処理回数」ともいう。）が結晶サイズ及び引張特性に及ぼす効果について説明する。
図９は磁界処理回数と面間隔ｄ００２との関係を示す図であり、図１０は磁界処理回数と黒鉛状炭素のａ軸方向の結晶面の面間隔ｄ１０との関係を示す図であり、図１１は磁界処理回数と結晶サイズＬａとの関係を示す図であり、図１２は磁界処理回数と結晶サイズＬｃとの関係を示す図であり、図１３は磁界処理回数と引張弾性率ＴＭとの関係を示す図であり、図１４は磁界処理回数と引張強度ＴＳとの関係を示す図である。
なお、磁界処理の条件は、マイクロ波の出力が３［ｋＷ］で、対象繊維を０．１［ｍ／分］で炉内を走行させ、照射時間は３０［秒］であった。【００６１】
図９、図１１及び図１２に示すように、処理回数が増えるに従って、面間隔ｄ００２、結晶サイズＬａ，Ｌｃが大きくなる傾向にあった。なお、図１０に示すように、面間隔ｄ１０は処理回数に関係なく略一定であった。
結晶サイズＬａ,Ｌｃの増加に伴い、図１３及び図１４に示すように、引張弾性率ＴＭ及び引張強度ＴＳが増加する傾向にあった。
以上のことから、マイクロ波加熱を繰り返すことで、結晶サイズＬａ，Ｌｃが大きくなり、結果的に引張特性も向上すると考えられる。なお、処理回数は、マイクロ波の出力及び照射時間の条件はすべて同じであった。【００６２】
６．炭素化工程での切断について（参考例）
従来の電気ヒータを用いて耐炎繊維や炭素化途中繊維を炭素化する場合、炭素化炉全体を加熱する必要があるため耐炎繊維や炭素化途中繊維への加熱効率が低かった（低加熱効率）り、炭素化炉内の熱が耐炎繊維や炭素化途中繊維に外側から内側へと徐々に伝わるため炭素化に時間を要した（長時間化）りする。【００６３】
このような電気ヒータを用いた際の低加熱効率や炭素化の長時間化を改善する方法として、耐炎繊維を直接加熱する方法、例えば、マイクロ波を利用したマイクロ波電界加熱（例えば、特公昭４７−２４１８６号公報）がある。【００６４】
しかしながら、この技術は、導波管と赤熱した導電性繊維との間、又は前駆体繊維の炭素化反応により副生したタール成分が石英管に付着した後、炭素化された炭素質と赤熱した導電性繊維の間で激しく放電するため、導電性繊維が切れるという問題がある。
この問題に対して、マイクロ波磁界加熱により炭素化することで導電性繊維等の導電体を切断することなく炭素化できることが判明した。
以下、導電性繊維等の導電体を切断することなく炭素化できる、炭素化方法及び炭素化体の製造方法を参考例として説明する。なお、本方法は、導電性繊維だけでなく、導電性フィルム等の導電体の炭素化してなる炭素フィルム等にも適用できる【００６５】
（１）概要
本例に係る炭素化方法は、導電体を炭素化する炭素化方法において、前記炭素化は、マイクロ波磁界加熱により行われる。このため、マイクロ波の電界の影響を受けにくくなり、導電性繊維等の導電体を切断することなく炭素化することができる。【００６６】
また、前記マイクロ波磁界加熱は、定在波中の磁界エネルギ＞電界エネルギ（図２参照）により行われる。これにより、導電性繊維等の導電体を切断することなく、より効率よく炭素化することができる。【００６７】
また、前記導電体の体積抵抗率が１００，０００［Ω・ｃｍ］以下である。これにより、導電性繊維等の導電体を切断することなく、より効率よく炭素化することができる。【００６８】
また、導電体を炭素化する炭素化工程を含む炭素化体の製造方法において、前記炭素化工程は、前記の炭素化方法により行われる。これにより、導電性繊維等の導電体を切断することなく、効率よく炭素繊維等の炭素化体を製造することができる。
参考例に係る方法の特徴は、炭素化方法（炭素化工程）であり、耐炎化工程等の他の工程は、「２．製造方法」の項目で説明した通りである。このため、ここでは、炭素化方法（炭素化工程）について図１及び図２を用いて説明する。【００６９】
（２）炭素化工程（炭素化処理）
炭素化工程は、耐炎繊維１ｂを加熱することで熱分解反応を生じさせて炭素化を行う工程である。炭素化は、耐炎繊維１ｂが第１の炭素化炉１５を通過し、さらに、第１の炭素化炉１５を通過した繊維１ｃが第２の炭素化炉１７を通過することで行われる。
ここで、上記のように、第１の炭素化炉１５で行われる炭素化を「第１の炭素化」とし、第１の炭素化炉１５で行われる処理を「第１の炭素化処理」とし、第１の炭素化炉１５で行われる工程を「第１の炭素化工程」とし、第１の炭素化処理や第１の炭素化工程を終えた（第１の炭素化炉１５を出た）繊維１ｃを「第１の炭素化処理後の繊維」とする。【００７０】
同様に、上記のように、第２の炭素化炉１７で行われる炭素化を「第２の炭素化」とし、第２の炭素化炉１７で行われる処理を「第２の炭素化処理」とし、第２の炭素化炉１７で行われる工程を「第２の炭素化工程」とし、第２の炭素化処理や第２の炭素化工程を終えた（第２の炭素化炉１７を出た）繊維１ｄを「第２の炭素化処理後の繊維」又は「炭素化後繊維」という。【００７１】
参考例の一態様に係る導電性繊維を炭素化する炭素化方法は、「第２の炭素化」に係る方法をいう。また、「導電性繊維」とは、第１の炭素化処理を終えた（第１の炭素化炉１５を出た）繊維１ｃ、すなわち第１の炭素化処理後の繊維をいう。
なお、第１の炭素化処理は、耐炎繊維１ｂを導電化するための処理とも言える。
導電性繊維の体積抵抗率は、１００，０００［Ω・ｃｍ］以下であることが好ましく、特に好ましくは１，０００［Ω・ｃｍ］以下、最も好ましくは１０［Ω・ｃｍ］以下である。なお、導電性繊維の体積抵抗率の下限には、特に制限はない。【００７２】
第１の炭素化は、体積抵抗率が１００，０００［Ω・ｃｍ］以下の繊維とする工程、換言すると、第１の炭素化は、例えばマイクロ波電界加熱を利用しても切断しない繊維を炭素化する工程である。第２の炭素化は、マイクロ波電界加熱を利用すると切断する（切断しやすくなる）繊維を炭素化する工程である。【００７３】
（３−１）第１の炭素化工程
第１の炭素化工程は、加熱することで熱分解し、耐炎繊維１ｂを延伸させて、配向を整えて炭素化し易い構造を形成する。
第１の炭素化工程は、不活性ガス雰囲気の第１の炭素化炉１５内を走行する耐炎繊維１ｂに対して、加熱が途中で弱くなるように熱に転換されるエネルギを与えている。なお、不活性ガスは、例えば、窒素、アルゴン等が利用される。
第１の炭素化炉１５は、ここでは、マイクロ波（主に電界エネルギ）を利用した加熱手段を有し、耐炎繊維１ｂが受けるマイクロ波の強度を変更できる構成を有している。一例として、第１の炭素化炉１５は、第１炉本体と、マイクロ波を第１炉本体内で発生させる発振器であるマグネトロンと、第１炉本体内における耐炎繊維１ｂの走行領域へ印加するマイクロ波の電界強度を調整する調整機構とを備える。【００７４】
（３−２）第２の炭素化工程
第２の炭素化工程は、第１の炭素化炉１５を通過した第１の炭素化処理後の繊維１ｃ（導電性繊維）に対して、第２の炭素化炉１７内において、マイクロ波磁界加熱により加熱する。第２の炭素化工程では、第１の炭素化処理後の繊維１ｃの炭素化を一層進行させる工程である。【００７５】
マイクロ波加熱装置としては、例えば、マイクロ波発振器により接続導波管を介して断面が矩形のマイクロ波加熱炉に伝送モードがＴＥ１０のマイクロ波を伝搬させることで被加熱物（導電性繊維）を加熱する構造に形成されたものが使用できる。このマイクロ波加熱装置の例としては、「２．製造方法」の項目で説明した通りである。なお、結晶サイズＬｃは、式（１１）により算出することできる。
＜参考例＞【００７６】
以下、参考例について具体的に説明する。ここでは、導電性繊維（第１の炭素化炉１５を出た繊維）１ｃを炭素化後繊維１ｄにまで炭素化した場合について説明する。
まず、下記に示す材料を準備もしくは作製した。【００７７】
＜導電性繊維１＞
導電性繊維１として、２４，０００本の繊維からなる体積抵抗率１．５×１０-3［Ω・ｃｍ］の繊維束を準備した。【００７８】
〔参考例１〕
導電性繊維１を、第２の炭素化炉１７でマイクロ波磁界加熱により炭素化した。第２の炭素化炉１７で利用するマイクロ波は、周波数が２４００［ＭＨｚ］〜２５００［ＭＨｚ］の範囲内にあり、マグネトロンタイプの発振装置を利用した。マイクロ波の出力は、１．０［ｋＷ］とした。マイクロ波の照射時間は、３０［秒］とした。第２の炭素化炉１７内は、窒素雰囲気下で、１０［ｋＰａ］に保った。【００７９】
〔参考例２〕
マイクロ波の出力を１．５［ｋＷ］に変更した以外は、参考例１と同様にして、導電性繊維１を炭素化した。【００８０】
〔参考例３〕
マイクロ波の出力を２．０［ｋＷ］に変更した以外は、参考例１と同様にして、導電性繊維１を炭素化した。【００８１】
〔参考例４〕
マイクロ波の出力を２．５［ｋＷ］に変更した以外は、参考例１と同様にして、導電性繊維１を炭素化した。【００８２】
〔参考例５〕
マイクロ波の出力を３．０［ｋＷ］に変更した以外は、参考例１と同様にして、導電性繊維１を炭素化した。【００８３】
〔比較例２１〕
マイクロ波磁界加熱に代えて、マイクロ波電界加熱を行った以外は、参考例１と同様にして、導電性繊維１を炭素化した。【００８４】
〔繊維束の切断〕
このようにして得られた参考例１〜５及び比較例２１の炭素繊維について、繊維束の切断（第２の炭素化炉で加熱する際の繊維束の切断）の有無を評価した。これらの結果を下記の表６に示した。【００８５】
【表６】
0006469212.tif 000007
【００８６】
表６の結果から、マイクロ波磁界加熱により炭素化した参考例１〜５は、繊維束の切断が見られなかった。これに対して、マイクロ波電界加熱により炭素化した比較例２１は、繊維束の切断が見られた。
この理由は明らかではないが、マイクロ波電界加熱により炭素化した比較例２１では、導波管と赤熱した繊維との間で激しく放電が生じるため、繊維束が切れるのに対して、マイクロ波磁界加熱により炭素化した参考例１〜５では、放電が生じないためと考えられる。【００８７】
＜導電性繊維２＞
導電性繊維２として、３，０００本の繊維からなる体積抵抗率１８［Ω・ｃｍ］の繊維束を準備した。【００８８】
〔参考例６〜８〕
導電性繊維２を、第２の炭素化炉１７でマイクロ波磁界加熱により炭素化した。第２の炭素化炉１７で利用するマイクロ波は、周波数が２４００［ＭＨｚ］〜２５００［ＭＨｚ］の範囲内にそれぞれあり、マグネトロンタイプの発振装置を利用した。第２の炭素化炉１７内は、窒素雰囲気下で、１［ｋＰａ］〜１．５［ｋＰａ］に保った。マイクロ波の出力、圧力、マイクロ波の照射時間は、下記の表７に示す通りとした。【００８９】
参考例６〜８で得られた炭素繊維について、繊維束の切断の有無、引張強度ＴＳ、引張弾性率ＴＭ、伸びＳ、密度Ｄ、結晶サイズＬｃを測定した。これらの結果を、下記の表７に併せて示した。なお、参考例６〜８は表１中の実施例１〜３と同じである。【００９０】
【表７】
0006469212.tif 000008
【００９１】
表７の結果から、マイクロ波磁界加熱により炭素化した参考例６〜８は、繊維束の切断が見られなかった。
＜＜変形例＞＞
以上、実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態に限られない。例えば、以下で説明する変形例と実施形態の何れかを適宜組み合わせてもよいし、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。【００９２】
１．炭素繊維
「２．製造方法」の項目では、フィラメント数が１２，０００本の炭素繊維の製造方法について説明したが、フィラメント数が３，０００本、６，０００本、２４，０００本等の他の本数の前駆体繊維の炭素化及び炭素繊維の製造方法にも適用できる。
「２．製造方法」の項目では、炭素化工程を含んだ炭素繊維の製造方法について説明したが、例えば、表面処理工程前に、さらに黒鉛化処理を行ってもよい。つまり、「２．製造方法」の項目では、主に汎用品（弾性率２４０［ＧＰａ］）の炭素繊維の製造方法について説明したが、炭素化工程は、高弾性品、中弾性高強度品等の高性能品の炭素繊維用の前駆体繊維の炭素化にも利用できる。当然に、高性能品の炭素繊維の製造方法にも利用できる。また、黒鉛化処理を、マイクロ波磁界加熱により行ってもよい。【００９３】
２．炭素化
すべてマイクロ波磁界加熱により、第１の炭素化及び第２の炭素化を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１      繊維
１ａ    プリカーサ
１ｂ    耐炎繊維
１ｃ    第１の炭素化処理後の繊維
１５    第１の炭素化炉
１７    第２の炭素化炉
２１    ローラ
２３    ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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