碳纤维的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及碳纤维的制造方法。
[0002] 本申请基于2013年3月27日在日本申请的日本特愿2013-066096号主张优先权， 将其内容援引于此。
【背景技术】
[0003] 碳纤维的制造例如通过以下的方法进行。即，介由导向辊使碳纤维前体纤维束例 如聚丙烯腈系纤维束折返，在预氧化炉的热处理室内分多个阶段走行，用200°c~300°C 的热风加热，制造具有期望的预氧化密度的预氧化纤维，然后，在非活性气体中在300°C~ 2500°C的温度范围内进行碳化处理。
[0004] 进行预氧化处理时，从碳纤维前体纤维束产生含有有害物的气体。为了防止这样 的气体从预氧化炉向大气中漏出，已知下述方法：通过设置与预氧化炉邻接的密封室并使 密封室内的压力低于大气压，防止气体从预氧化炉向大气中漏出（例如专利文献1~4)。
[0005] 然而，进行预氧化处理时，由碳纤维前体纤维束产生的气体中含有具有在热处理 室内保持挥发状态而在更低温度下发生凝集的性质的物质。一般而言，密封室内的温度比 热处理室内的温度低。因此，有时这样的物质会在密封室内部凝集并附着在碳纤维前体纤 维束上。在这种情况下，有可能在之后的碳化处理中导致碳纤维的强度降低。专利文献1~ 4记载的发明中，不一定对这样的可能性进行了充分的考虑。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开昭62-228865号公报
[0009] 专利文献2:日本特开平11-173761号公报
[0010] 专利文献3:日本特开2000-136441号公报
[0011] 专利文献4:日本特开2004-143647号公报
【发明内容】
[0012] 发明所要解决的课题
[0013] 本发明是为了解决上述课题而作出的，提供能够获得高品质的碳纤维的制造方 法。
[0014] 用于解决课题的方法
[0015] 本发明具有以下那样的实施方式。
[0016] (I) -种碳纤维的制造方法，满足以下的⑴~（3)。
[0017] (1)包括下述工序：将片状展开的碳纤维前体纤维束导入预氧化炉，在200°C~ 300°C的温度范围内对导入上述预氧化炉的碳纤维前体纤维束进行预氧化处理，将由上述 预氧化处理获得的预氧化纤维束导入碳化炉，在300°C~2500°C的温度范围内对导入上述 碳化炉的预氧化纤维束进行碳化处理。
[0018] (2)上述预氧化炉具有热处理室和与之邻接的密封室，从上述密封室向上述预氧 化炉外进行排气。
[0019] (3)从上述热处理室向上述密封室吹出的热风的空间速度SV(l/h)满足以下的关 系。
[0020] 80 彡 SV 彡 400
[0021] (II)满足以下的⑷的、⑴的碳纤维的制造方法。
[0022] (4)当将向上述预氧化炉导入的上述碳纤维前体纤维束的量设为Y(kg/h)、将从 上述热处理室向上述热处理室外的总排气量设为X(Nm 3/h)时，满足以下的关系。
[0023] 0? 001 彡 Y/X 彡 0? 012
[0024] (III)满足以下的（5)和（6)的⑴或（II)的碳纤维的制造方法。
[0025] (5)上述预氧化处理是，使上述碳纤维前体纤维束在上述热处理室内沿上述碳纤 维前体纤维束的纤维方向移动，上述移动是使上述碳纤维前体纤维束在上述热处理室内的 多个位置相互平行地移动而进行的。
[0026] (6)上述密封室具有向所述预氧化炉外开口的外侧狭缝和向所述热处理室开口的 内侧狭缝，所述外侧狭缝和所述内侧狭缝之数目彼此相同于多次移动的上述碳纤维前体纤 维束的移动次数。
[0027] (IV)满足以下的（7)和⑶的（III)记载的碳纤维的制造方法。
[0028] (7)在上述预氧化处理中，上述多个位置是上述热处理室内的上下方向的位置不 同的多个位置，上述移动是在上述热处理室内的水平方向上移动而进行的。
[0029] (8)上述多个上述外侧狭缝分别设于沿上下方向不同的位置，上述上下方向的位 置中位于最下侧的上述外侧狭缝的开口面积比位于最上侧的上述外侧狭缝的开口面积小。
[0030] 此外，本发明的实施方式的另一方面具有以下那样的构成。
[0031] (V) -种碳纤维的制造方法，满足以下的（1A)~（3A)。
[0032] (1A)将片状展开的碳纤维前体纤维束导入预氧化炉，在200°C~300°C的温度范 围内进行预氧化处理，将获得的预氧化纤维束导入碳化炉，在300°C~2500°C的温度范围 内进行碳化处理。
[0033] (2A)上述预氧化炉具有热处理室和与之邻接的密封室，从上述密封室排气，从而 防止上述热处理室内的热风向大气中漏出。
[0034] (3A)从上述热处理室向上述密封室吹出的热风的空间速度SV(l/h)满足以下的 关系。
[0035] 200 彡 SV 彡 400
[0036] (VI)满足以下的（4A)的、（V)记载的碳纤维的制造方法。
[0037] (4A)当将向上述预氧化炉导入的上述碳纤维前体纤维束的量设为Y(kg/h)、将从 上述热处理室的总排气量设为X(Nm 3)时，满足以下的关系。
[0038] 0? 001 彡 Y/X 彡 0? 012
[0039] (VII)满足以下的（5A)~（6A)的（V)或（VI)记载的碳纤维的制造方法。
[0040] (5A)使上述碳纤维前体纤维束在上述热处理室内分多个阶段走行，进行预氧化处 理。
[0041] (6A)上述密封室具有对应于上述碳纤维前体纤维束的走行阶段数的多个外侧狭 缝和内侧狭缝，上述外侧狭缝向上述预氧化炉外开口，上述内侧狭缝向上述热处理室开口。
[0042] (VIII)满足以下的（7A)~（8A)的（III)记载的碳纤维的制造方法。
[0043] (7A)使上述碳纤维前体纤维束在上述热处理室内沿上下方向分多个阶段且横向 地走行。
[0044] (8A)多个上述外侧狭缝中，位于最下的上述外侧狭缝的开口面积比位于最上的上 述外侧狭缝的开口面积小。
[0045] 发明的效果
[0046] 根据本发明的碳纤维的制造方法，能够获得高强度、高品质的碳纤维。
【附图说明】
[0047]图1是显示本发明的一个实施方式例涉及的预氧化炉的概略截面图。
【具体实施方式】
[0048] 以下，详细地对本发明的实施方式进行说明。其中，本实施方式中，"上下方向"或 "垂直方向"是指相对于重力方向水平的方向，"水平方向"是指相对于重力方向垂直的方 向，"上"是指与重力方向相反的方向，"下"是指重力方向。进而，在本实施方式中，还包括 各个方向的-10~+10°的、所谓大体相同的方向。
[0049](碳纤维前体束）
[0050] 本实施方式的碳纤维的制造方法首先将片状展开的碳纤维前体纤维束导入预氧 化炉，在200°C~300°C的温度范围内进行预氧化处理。碳纤维前体束是将作为碳纤维的前 体的有机化合物的纤维聚集成束而得到的、通过进行碳化处理形成碳纤维的材料。有机化 合物的纤维例如可以使用通过将聚合物化合物纺丝而获得的、3~50 ym的长丝纤维聚集 成1000~80000根的集合状态的纤维。这里，碳纤维前体可以使用例如聚丙烯腈纤维、人 造丝纤维等前体纤维。其中，聚丙烯腈纤维能够制造高品质的碳纤维。
[0051] 片状是指片的长度、宽度相对于厚度而言更大的形状。该片的厚度、长度、宽度的 尺寸是指例如对任意3点以上进行测量而得的平均值。片状具体而言是长度和宽度相对 于厚度为10倍以上的形状。进一步优选的是长度进一步为宽度的10倍以上（厚度的100 倍以上）的带状。若碳纤维前体束的长度充分长，则如图1所示，可以利用后述的辊等移动 单元3a~3c和4a~4c卷取碳纤维前体束1 (被加热物）并使之移动从而进行预氧化处 理，能够进行连续处理。本实施方式的片状展开的碳纤维前体纤维束中，宽度相对于厚度为 1000~10000倍，长度相对于厚度为10000~300000倍。展开成片状的碳纤维前体纤维束 例如是形成下述片状的构成：碳纤维前体主要以其纤维方向为长度方向的方式聚集，以长 度方向比宽度方向大、宽度方向比厚度方向大的方式形成，各尺寸为上述关系。
[0052] 当对