(57)【要約】【課題】  本発明は、ラージトウでありながらも、従来技術における問題点を解決し、品質と生産性の両立する耐炎化繊維の製造方法および炭素繊維の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】  単糸繊度０．７〜１．３ｄＴｅｘ、フィラメント数３０，０００本以上、捲縮５山／２５ｍｍ以下の実質的にストレートトウからなるアクリル繊維糸条を酸化性雰囲気で下記式を満足する耐炎化処理時間ｔ（分）で耐炎化処理する耐炎化繊維の製造方法である。                ３９Ａ−７≦ｔ≦６７Ａ                Ａはアクリル繊維糸条の単糸繊度（ｄＴｅｘ）【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
単糸繊度０．７〜１．３ｄＴｅｘ、フィラメント数３０，０００本以上、捲縮５山／２５ｍｍ以下の実質的にストレートトウからなるアクリル繊維糸条を酸化性雰囲気で下記式を満足する耐炎化処理時間ｔ（分）で耐炎化処理する耐炎化繊維の製造方法。
３９Ａ−７≦ｔ≦６７Ａ
Ａはアクリル繊維糸条の単糸繊度（ｄＴｅｘ）
【請求項２】
単糸繊度０．７〜１．３ｄＴｅｘ、フィラメント数３０，０００本以上、捲縮５山／２５ｍｍ以下の実質的にストレートトウからなるアクリル繊維糸条を酸化性雰囲気で下記式を満足する耐炎化処理時間ｔ（分）で耐炎化処理する耐炎化繊維の製造方法。
３９Ａ＋３≦ｔ≦６７Ａ−１０
Ａはアクリル繊維糸条の単糸繊度（ｄＴｅｘ）
【請求項３】
アクリル繊維糸条を酸化性雰囲気で耐炎化処理する際、アクリル繊維糸条の投入密度を２，５００〜６，５００ｄＴｅｘ／ｍｍとする請求項１又は２記載の耐炎化繊維の製造方法。
【請求項４】
耐炎化処理に用いる耐炎化炉として、その両側に設置されたロールがフラットロールである耐炎化炉を用いる、請求項１〜３いずれか一項記載の耐炎化繊維の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項記載方法で得られた耐炎化繊維を１，０００℃以上の不活性雰囲気中で炭素化する炭素繊維の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の炭素繊維の製造方法において、耐炎化処理と炭素化処理との間に、３００℃〜１，０００℃の不活性雰囲気中で０．５分以上熱処理する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、耐炎化繊維の製造方法および炭素繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリル繊維糸条を２００〜３００℃の酸化性雰囲気中で加熱処理する耐炎化工程によって耐炎化繊維にした後、引き続いて１，０００℃以上の不活性雰囲気中で加熱処理する炭素化工程によって炭素繊維にするのが一般的である。このようにして得られた炭素繊維は、その優れた力学的性質により、航空宇宙用途を始め、スポーツ・レジャー用途等の高性能複合材料の補強繊維素材として広く利用されている。
【０００３】
又、近年では自動車・船舶、建材用途等、一般産業分野への用途要求が増加しているが、従来のいわゆるスモールトウ（総繊度２１，０００ｄＴｅｘ未満）の炭素繊維は物性、品質的には優れてはいるものの、製造コストが高く、コストを重視する産業分野では多用されない傾向があり、品質と生産性が両立する炭素繊維が要求されている。
【０００４】
ところで、炭素繊維の製造コストに占める割合が大きいのは、製造工程中の処理時間の最も長い耐炎化工程であり、低コスト化のためにはその生産性の向上が必要である。しかし、耐炎化工程において、アクリル繊維糸条は、酸化反応による激しい発熱を伴うので、アクリル繊維糸条内部に畜熱し、アクリル繊維糸条内部の温度が処理温度に対し極端に高くなり発煙等が発生しやすくなる。そのため、耐炎化処理温度を下げて生産を行わなければならず、十分に耐炎化の進行した耐炎化繊維を得るには、長時間を要するという問題があった。このため、前記問題を解決するために、スモールトウでは過去に膨大な検討がされてきた。例えば、特許文献１には熱風循環炉で少なくとも４つ以上の温度コントロール可能なゾーンを用いて耐炎化する際に、各温度コントロール可能なゾーンの温度を規定する方法が開示されているが、得られるＣＦ性能は低く高性能とはいい難く、生産性も不十分なものであった。
【０００５】
一方、一層の低コスト化が期待されるラージトウでは、その断面積が増加する分スモールトウよりも畜熱が多くなるのでスモールトウの場合の耐炎化処理温度より下げて生産を行わなければならず、生産性向上はスモールトウより困難が伴うものであった。ラージトウにおけるこのような問題点を解決すべく、特許文献２には、耐炎化処理時におけるアクリル繊維糸条の断面形状を、糸幅／糸厚み比で規定される平均扁平率を略矩形に保つ方法が開示されているが、得られるＣＦ性能は低く高性能とはいい難い。
【特許文献１】特開平２−１３９４２５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６６０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ラージトウでありながらも、従来技術における問題点を解決し、品質と生産性の両立する耐炎化繊維の製造方法および炭素繊維の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、単糸繊度０．７〜１．３ｄＴｅｘ、フィラメント数３０，０００本以上、捲縮５山／２５ｍｍ以下の実質的にストレートトウからなるアクリル繊維糸条を酸化性雰囲気で下記式を満足する耐炎化処理時間ｔ（分）で耐炎化処理する耐炎化繊維の製造方法を要旨とする。
【０００８】
３９Ａ−７≦ｔ≦６７Ａ
Ａはアクリル繊維糸条の単糸繊度（ｄＴｅｘ）
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高性能、高品位な炭素繊維を低コストで安定して供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
『アクリル繊維糸条』
本発明に用いるアクリル繊維糸条は、アクリロニトリル系（共）重合体として、アクリロニトリル単位９０重量％以上を含有する重合体を使用する。アクリロニトリル単位は、９５重量％以上であることがより好ましい。このアクリロニトリルの単独重合体又は共重合体あるいはこれらの重合体の混合したものを使用し得る。
【００１１】
アクリロニトリル系共重合体は、アクリロニトリルと共重合しうる単量体とアクリロニトリルとの共重合生成物であり、アクリロニトリルと共重合しうる単量体としては、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、クロトン酸等の重合性の二重結合を有する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、更には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が、これらに限定されるものではない。
【００１２】
アクリロニトリル系（共）重合体の重合方法としては、例えば水溶液におけるレドックス重合、不均一系における懸濁重合、分散剤を使用した乳化重合等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
アクリロニトリル系（共）重合体溶液は、湿式紡糸、乾湿式紡糸等の公知のアクリル繊維糸条の紡糸方法により紡糸される。例えば、通常の湿式紡糸においては紡糸、延伸、水洗、油剤処理、乾燥緻密化の後で、必要に応じて乾熱延伸、スチーム延伸等の後延伸を施す。又、アクリル繊維糸条は不純物、内部ボイド、クレーズやクラック等の表面欠陥を含まないことが好ましい。
【００１４】
本発明に用いるアクリル繊維糸条は、その単糸繊度が０．７〜１．３ｄＴｅｘであることが必要である。単糸繊度が０．７ｄＴｅｘ未満であると、アクリル繊維糸条を安定して紡糸することが難しくなる。逆に単糸繊度が１．３ｄＴｅｘを超えると後述する断面二重構造が顕著となり、高性能な炭素繊維が得られにくい。
【００１５】
アクリル繊維糸条のフィラメント数は、３０，０００本以上であることが必要であり、これにより生産性が向上でき、本発明の方法により性能が向上でき、両者が両立することとなる。
【００１６】
本発明で用いるアクリル繊維糸条は、その捲縮が５山／２５ｍｍ以下の実質的にストレートトウであることが必要である。５山／２５ｍｍを超えるとクリンプと称される座屈変形が付与される。この座屈変形は本質的にアクリル繊維糸条へ機械的ダメージを与える。これにより炭素繊維製造工程において単糸切れによる毛羽の発生を誘発し、ロールへの巻き付き等のトラブルや得られる炭素繊維の品位、性能の低下を招く。
【００１７】
一般に耐炎化繊維や炭素繊維製造用のアクリル繊維糸条を製造する工程の速度と、アクリル繊維糸条を焼成して耐炎化繊維や炭素繊維にする焼成工程の速度とは、大幅に異なるために、アクリル繊維糸条は一旦ボビンに巻き上げられた状態、又は、箱の中に折りたたみ積層されて収容された状態（ケンス収容という。）で、焼成工程に供給される。
【００１８】
本発明で用いるアクリル繊維糸条は、ケンスへの収容される場合には、ケンス収容時は１本のトウの形態を保っており、ケンスから引き出して使用するときには、複数本の小トウに分割可能な幅方向における分割能を有するアクリル繊維糸条であっても良い。
【００１９】
『耐炎化処理』
アクリル繊維糸条は、酸化性雰囲気中で耐炎化処理に供される。得られる耐炎化繊維の品質、さらに炭素化処理を経て得られる炭素繊維の品質（強度や弾性率）を最高に高めるためには、最適な耐炎化処理時間で耐炎化処理することが必要である。
【００２０】
最適な耐炎化処理時間によって強度・弾性率が最大を示す現象は、耐炎化中の耐炎化繊維単糸中への酸素の拡散状態と密接な関係がある。つまり最適耐炎化処理時間は、耐炎化繊維糸条の単糸中の断面構造に依存する。
【００２１】
図１は、耐炎化中の繊維の単糸中の断面構造に及ぼす、耐炎化処理時間とアクリル繊維の単糸繊度との関係を示すものである。耐炎化に供する繊維の密度が同等の時、耐炎化処理時間が短くなるほど耐炎化中の繊維の単糸断面には構造の斑、即ち断面二重構造が形成される。図１に見られる黒化層は酸化層に相当し、酸素はこの領域に存在している。同じ耐炎化処理時間では、黒化層の厚みは、単糸繊度が小さいほど厚くなり、逆に酸化反応の進んでいない部分は小さくなる。
【００２２】
そこで本発明者らは、数多くの実験を通して、上述のアクリル繊維を用いた場合に、その単糸繊度がＡ（ｄＴｅｘ）であるとき、耐炎化処理時間ｔ（分）を３９Ａ−７〜６７Ａ（分）の範囲にすると適正に酸化反応が進行した耐炎化繊維が得られることを見出した。
【００２３】
耐炎化処理時間が、３９Ａ−７（分）未満であると高温で耐炎化処理することが必要となり環化反応速度は著しく大きくなるが、耐炎化中の繊維の単糸中への酸素の拡散が追いつかず耐炎化工程において断面二重構造が発現し、酸化反応の進んでいない部分は、後の炭素化工程において高配向構造に転換されず得られる炭素繊維の強度及び弾性率が低下する。
【００２４】
逆に耐炎化処理時間ｔが６７Ａ（分）を超えると低温で耐炎化処理することが必要となり、上述の断面二重構造は発現しないが、耐炎化中の繊維の単糸中に酸素が過剰に導入されることにより、後の炭素化工程において炭素化処理中の繊維から酸素が一酸化炭素として放出されてボイドが発生し、そこが欠陥点となり得られる炭素繊維の強度が低下する。
【００２５】
耐炎化処理時間ｔ（分）を３９Ａ＋３〜６７Ａ−１０とすれば、断面二重構造の発現がなく、酸素の耐炎化繊維糸条内への過剰導入がないため、得られる炭素繊維の強度発現性が良いためより好ましい。
【００２６】
本発明では、耐炎化処理が、炭素繊維の製造工程中で最も処理時間が長いため、炭素繊維製造の低コスト化には、耐炎化処理を短時間で行い、さらにその処理に投入する繊維幅あたりの繊度（本明細書において投入密度という）を高くし、生産性を向上することを考えた。
【００２７】
耐炎化処理では耐炎化中の繊維糸条はそれ自体が発熱することにより、その繊維内部が急激に熱が蓄熱される。そこで、耐炎化中の繊維がこれによって切断しないように、耐炎化中の繊維にあてる熱風の温度は、耐炎化中の繊維糸条の畜熱切断温度より低い温度にコントロールしなければならない。畜熱切断温度は、耐炎化中の繊維の耐炎化の度合いが高くなる（耐炎化中の先にの密度も高くなる）にしたがって高くなる。さらに、耐炎化中の繊維の畜熱切断温度は、投入密度にも依存し、投入密度が高いほど畜熱切断温度は低下する。一般的に、耐炎化の反応速度は温度が高いほど大きく、投入密度が高いほど大きいので、耐炎化反応を促進して耐炎化時間を短縮するには、耐炎化中の繊維の畜熱切断温度より低いが、なるべく高い温度で、投入密度を高くして耐炎化中の繊維を耐炎化処理すべきである。
【００２８】
そこで、耐炎化中の繊維の畜熱切断温度が上昇していくのに併せて、その温度よりも低いが、なるべく高い温度にコントロールすることが望まれる。このようなコントロールを可能とする方法の一つとして、個別に温調可能な可能なゾーンに分けた耐炎化炉を用いる方法が従来から公知である。
【００２９】
温度コントロール可能なゾーンの数が増えれば増えるほど耐炎化時間が短縮できるし、又ゾーンの数の多い時は少ない時と比べて、耐炎化中の繊維の畜熱切断温度に対し余裕を持った低い温度で耐炎化でき、同じ耐炎化時間でより不具合の生じない運転が可能である。
【００３０】
しかし、ゾーン数を増やすと、これに伴って耐炎化炉の価格は高額となり、生産性の向上の効果は小さくなっていく。生産性向上の効果を害することなく、細かな温度制御を可能とする観点から、ゾーン数は３〜８とするのが好ましく、３〜５とするのが更に好ましい。
【００３１】
耐炎化処理に投入する繊維の投入密度は、２，５００〜６，５００ｄＴｅｘ／ｍｍであることが好ましい。２，５００ｄＴｅｘ／ｍｍ未満であると、糸幅が増大し耐炎化炉機幅に対する繊維の糸条数が減少し、設備生産性が低下する。逆に６，５００ｄＴｅｘ／ｍｍを超えると、断面二重構造が顕著となり高性能である炭素繊維が得られにくくなるばかりか、耐炎化工程中で繊維に撚りが入りやすくなり、撚りの部分が畜熱し暴走反応により、糸切れ、スモーク等が起こりやすく、又、得られた炭素繊維をプリプレグに加工する際に開繊性不良が生じやすくなる。
【００３２】
耐炎化炉への繊維の投入密度を制御する方法としては、耐炎化炉外に溝付ロールを設置する方法、コームとフラットロールを設置する方法があるがいずれでも構わない。溝付ロールは、耐炎化中の繊維の毛羽の原因となる。又、隣接する耐炎化中の繊維同士が干渉により、１つの溝に２錘が入り合糸が生じたりすることが稀にあり、合糸が生じるとその部分での投入密度が高くなるばかりでなく、溝の側壁によりその繊維に撚りが生じるため、除熱不良による糸切れ、スモーク等が起こりやすくなるので注意が必要である。
【００３３】
一方、フラットロールを用いた場合は、溝飛びによる合糸、撚りの発生がなく工程安定性の点で好ましい。フラットロールの場合は公知の技術によりアクリル繊維に交絡処理を施し制御することが好ましい。交絡処理条件はアクリル繊維糸条の総繊度により適宜決定される。
【００３４】
耐炎化炉内の風向きは、多錘の途中耐炎化繊維糸条が形成する面に対して平行であり、かつ途中耐炎化繊維糸条に対して平行である平行流、垂直である直行流、多錘の途中耐炎化繊維糸条が形成する面に対して垂直であり、かつ途中耐炎化繊維糸条に対して垂直である垂直流等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。風速は、０．３〜５ｍ／ｓｃｃが好ましい。０．３ｍ／ｓｅｃ未満であると、耐炎化炉内の風による除熱作用が得られにくくなり、除熱不良によるスモークが発生しやすくなる。５ｍ／ｓｅｃを超えると、耐炎化炉内の風による途中耐炎化繊維糸条のバタツキが大きくなり、途中耐炎化繊維糸条の接触による単糸切れが生じやすくなる。
【００３５】
耐炎化処理終了後の耐炎化繊維糸条の密度は、１．３３〜１．４０ｇ／ｃｍ３、好ましくは１．３４〜１．３７ｇ／ｃｍ３が好ましい。１．３３ｇ／ｃｍ３未満であると後の炭素化工程で耐炎化糸条が融着し、毛羽立ちが発生する為、高性能、高品位である炭素繊維が得られにくくなる。１．４０ｇ／ｃｍ３を超えると、酸素の耐炎化繊維糸条内への過剰導入により強度が低下しやすくなる。
【００３６】
上記の方法によって得られた耐炎化繊維糸条は１，０００℃以上の不活性雰囲気中で炭素化することが好ましい。１，０００℃未満であると高性能である炭素繊維が得られにくくなる。
【００３７】
上記の方法によって得られた耐炎化繊維糸条は、耐炎化処理と炭素化処理の間に、３００℃〜１，０００℃の不活性雰囲気中で０．５分以上熱処理することが好ましい。０．５分未満であると毛羽立ちが発生する傾向がでてくるため、糸切れに至る懸念がある上に、製品品位が悪く、高性能な炭素繊維が得られにくくなる。
【００３８】
このようにして得られた炭素繊維は、必要に応じて更に従来公知の技術により表面処理、サイジング付与等を行うことができる。
【００３９】
以下、本発明の耐炎化繊維の製造方法の具体的な構成を、実施例に基づいて説明する。ストランド強度、ストランド弾性率はＪＩＳＲ７６０１の方法により測定した。表１中では、ストランド強度及びストランド弾性率をそれぞれＣＦ強度及びＣＦ弾性率と表した。
【００４０】
又、表１のＣＦ性能は、ストランド強度（ＣＦ強度）が、
５．０（ＧＰａ）以上の場合    →  ◎
４．７〜４．９（ＧＰａ）の場合→  ○
４．５〜４．６（ＧＰａ）の場合→  △
４．４（ＧＰａ）以下の場合    →  ×
でそれぞれ表した。
【００４１】
生産性は、投入密度（ｄＴｅｘ／ｍｍ）を耐炎化処理時間（分）で除して表した数値が、
１００以上の場合    →  ◎
６０〜９９の場合    →  ○
４５〜５９の場合    →  △
４４以下の場合      →  ×
でそれぞれ表した。
【００４２】
更に総合的にＣＦ性能と生産性より、
どちらか片方が×の場合→×
両方が◎の場合        →◎
それ以外の場合        →○
でそれぞれ表した。
【実施例１】
【００４３】
湿式紡糸法により、単糸繊度１．２ｄＴｅｘ、フィラメント数５０，０００、総繊度６０，０００ｄＴｅｘ、捲縮１山／２５ｍｍのアクリル繊維糸条を得た。このアクリル繊維糸条を投入密度６，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで、耐炎化処理温度２２６℃，２２９℃，２３４℃，２３９℃，２４４℃で各々１２分、計６０分連続的に耐炎化処理を行い、密度１．３６ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。耐炎化処理時の工程張力は１３６×１０−３ｃＮ／ｄＴｅｘにして、処理中の糸条の収縮を制限しながら行なった。
【００４４】
続いて３００〜７００℃の温度分布を有する窒素雰囲気からなる炭素化炉中にて、６８×１０−３ｃＮ／ｄＴｅｘの張力を付し、耐炎化繊維糸条の収縮を制限しながら、１．５分間の前炭素化処理を付し、続いて１，０００〜１，３００℃の温度分布を有する窒素雰囲気の炭素化炉中にて、６８×１０−３ｃＮ／ｄＴｅｘの張力を付し、前炭素化繊維糸条の収縮を制限しながら、１．５分間の炭素化処理を付すことにより、炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【実施例２】
【００４５】
実施例１において、アクリル繊維糸条の投入密度３，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで、耐炎化処理温度２４０℃，２４６℃，２５１℃，２５５℃，２６２℃で各々９分、計４５分連続的に耐炎化処理を行い密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【実施例３】
【００４６】
実施例１において、アクリル繊維糸条の投入密度６，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで、耐炎化処理温度２２２℃，２２７℃，２３２℃，２３７℃，２４２℃で各々１５分、計７５分連続的に耐炎化処理を行い密度１．３６ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００４７】
＜比較例１＞
実施例１においてアクリル繊維糸条の投入密度６，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで耐炎化処理温度２３２℃，２３８℃，２４３℃，２４８℃，２５３℃で各々７分、計３５分連続的に耐炎化処理を行ったところ糸切れが発生してしまい炭素繊維の製造を行えなかった。
【００４８】
＜比較例２＞
実施例１においてアクリル繊維糸条の投入密度６，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで耐炎化処理温度２２２℃，２２６℃，２３０℃，２３４℃，２３８℃で各々１８分、計９０分連続的に耐炎化処理を行い密度１．３６ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００４９】
＜比較例３＞
湿式紡糸法により、単糸繊度１．２ｄＴｅｘ、フィラメント数１２，０００、総繊度１４，４００ｄＴｅｘ、捲縮１山／２５ｍｍのアクリル繊維糸条を得た。このアクリル繊維糸条の投入密度１，８００ｄＴｅｘ／ｍｍで、耐炎化処理温度２２５℃，２３４℃，２４４℃，２４９℃，２６０℃で各々１０分、計５０分連続的に耐炎化処理を行い、密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００５０】
＜比較例４＞
比較例３においてアクリル繊維糸条の投入密度１，８００ｄＴｅｘ／ｍｍで耐炎化処理温度２３５℃，２４５℃，２５０℃，２５５℃，２６５℃で各々７分、計３５分連続的に耐炎化処理を行い、密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００５１】
＜比較例５＞
比較例３においてアクリル繊維糸条の投入密度１，８００ｄＴｅｘ／ｍｍで耐炎化処理温度２２４℃，２２９℃，２３４℃，２３７℃，２４２℃で各々１８分、計９０分連続的に耐炎化処理を行い密度１．３６ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【実施例４】
【００５２】
湿式紡糸法により、単糸繊度０．８ｄＴｅｘ、フィラメント数５０，０００、総繊度４０，０００ｄＴｅｘ、捲縮１山／２５ｍｍのアクリル繊維糸条を得た。このアクリル繊維糸条の投入密度４，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで、耐炎化処理温度２３７℃，２４１℃，２４６℃，２５１℃，２５６℃で各々８分、計４０分連続的に耐炎化処理を行い、密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００５３】
＜比較例６＞
実施例４においてアクリル繊維糸条の投入密度４，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで耐炎化処理温度２３５℃，２４５℃，２５５℃，２６５℃，２７５℃で各々４分、計２０分連続的に耐炎化処理を行ったところ糸切れが発生してしまい炭素繊維の製造を行えなかった。
【００５４】
＜比較例７＞
実施例４においてアクリル繊維糸条の投入密度４，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで耐炎化処理温度２２５℃，２２９℃，２３３℃，２３７℃，２４１℃で各々１８分、計９０分連続的に耐炎化処理を行い密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００５５】
＜比較例８＞
湿式紡糸法により、単糸繊度０．８ｄＴｅｘ、フィラメント数１２，０００、総繊度９，６００ｄＴｅｘ、捲縮１山／２５ｍｍのアクリル繊維糸条を得た。このアクリル繊維糸条の投入密度１，６００ｄＴｅｘ／ｍｍで、耐炎化処理温度２２６℃，２３６℃，２４６℃，２５６℃，２６６℃で各々８分、計４０分連続的に耐炎化処理を行い、密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００５６】
＜比較例９＞
実施例１において、捲縮１０山／２５ｍｍのアクリル繊維糸条を実施例１と同様の耐炎化処理を行い密度１．３５ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【００５７】
＜比較例１０＞
実施例１においてアクリル繊維糸条の投入密度７，５００ｄＴｅｘ／ｍｍで耐炎化処理温度２２２℃，２２５℃，２２９℃，２３３℃，２３６℃で各々１８分、計９０分連続的に耐炎化処理を行い密度１．３６ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。その他の条件は全て実施例１と同様で炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【実施例５】
【００５８】
実施例１においてアクリル繊維糸条の投入密度６，０００ｄＴｅｘ／ｍｍで同様の耐炎化処理を行い密度１．３６ｇ／ｃｍ３の耐炎化繊維糸条を得た。耐炎化処理時の工程張力は１３６×１０−３ｃＮ／ｄＴｅｘにして、処理中の糸条の収縮を制限しながら行なった。
【００５９】
続いて３００〜７００℃の温度分布を有する窒素雰囲気からなる炭素化炉中にて、６８×１０−３ｃＮ／ｄＴｅｘの張力を付し、耐炎化繊維糸条の収縮を制限しながら、０．８分間の前炭素化処理を付し、続いて１，０００〜１，３００℃の温度分布を有する窒素雰囲気からなる炭素化炉中にて、６８×１０−３ｃＮ／ｄＴｅｘの張力を付し、前炭素化繊維糸条の収縮を制限しながら、０．８分間の炭素化処理を付すことにより、炭素繊維を製造した。その性能を表１に示した。
【表１】
2005060871.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、ラージトウでありながらも、従来技術における問題点を解決し、品質と生産性の両立する耐炎化繊維の製造方法および炭素繊維の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】耐炎化繊維糸条の単糸中の断面構造へ及ぼす耐炎化処理時間とアクリル繊維糸条の単糸繊度の相関図である。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ…黒化層
Ｂ…酸化反応のすすんでいない部分
【図１】
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