[发明专利]碳纤维束的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维束的制造方法，更具体地涉及一种碳纤维束的制造方法，其包括以下工序：在将碳纤维前体纤维束烧成而制造碳纤维束时，将供给于碳化处理的纤维束的表面上的附着物去除。

背景技术

作为制造碳纤维束的方法，已知有如下的方法：对碳纤维前体丙烯腈纤维束实施在200～300℃的氧化性气氛下加热处理的预氧化处理，接着，对所获得的预氧化纤维束实施在1000℃以上的非活性气氛下加热处理的碳化处理，从而获得碳纤维束。通过该方法获得的碳纤维束由于优异的机械物性，因而在工业上广泛用作特别是复合材料用的增强纤维。

制造碳纤维束时，在对碳纤维前体丙烯腈纤维束实施预氧化处理的预氧化工序中，在单纤维之间发生熔接，在预氧化工序以及其后续的碳化工序(以下，有时将预氧化工序和碳化工序合并表述为“烧成工序”)中，有时发生绒毛和/或束断裂这样的工序障碍。已知为了避免发生该熔接，重要的是选择附着于碳纤维前体丙烯腈纤维束的油剂，其中防止预氧化工序中的熔接的效果良好的含有机硅的有机硅系油剂是最通常使用的(专利文献1)。

在对碳纤维前体丙烯腈纤维束实施预氧化处理的预氧化炉内，利用风扇(fan)将加热了的氧化性气体进行着循环。在该炉内，付与碳纤维前体丙烯腈纤维束的有机硅系油剂中的有机硅化合物的一部分会挥发到氧化性气体中，长期滞留于循环气体中。另一方面，碳纤维前体丙烯腈纤维束的表面上残留的有机硅化合物在防止单纤维彼此的熔接、维持碳纤维前体丙烯腈纤维束的集束性、以及抑制单纤维断裂方面起到了效果。关于挥发到氧化性气体中并且长时间停留在预氧化炉中的有机硅系化合物，不久发生固化，堆积于炉中，也以微粒的方式附着于预氧化处理中的纤维束。已知附着于该纤维束的微粒在其后的碳化工序中成为绒毛的产生起点、单纱断裂的产生起点，使得所获得的碳纤维的性能显著降低。此外阐明了，除了有机硅化合物以外的油剂成分、源自碳纤维前体丙烯腈纤维束的焦油成分、纤维束从炉外带入的粉尘、吸气中所含的粉尘等也附着于纤维束而导致碳纤维的强度降低。

为了解决上述课题，从去除预氧化炉内存在的粉尘这样的观点考虑，在专利文献2中提出了：在设置于预氧化炉的排气循环路径中设置排气口，在预氧化炉的运转开始前，将由循环风扇抽吸了的排气的一部分从排气口排出，从而减低去除炉内的粉尘。

另一方面，从将在碳纤维束的制造过程中附着于纤维束表面的沥青以及焦油状物质等去除这样的观点考虑，在专利文献3和4中提出了：通过在含有表面活性剂的液体中对预氧化纤维束进行超声波处理，从而去除附着于纤维束表面的沥青以及焦油状物质等，可实现其后的均匀的碳化，从而利用短时间的预氧化处理而获得强度优异的碳纤维束。

但是，在专利文献2中公开的技术中，需要在停止了碳纤维束的制造运转的状态下进行，并且无法期待预氧化炉的长期连续运转的稳定性。另外，在专利文献3中公开的技术中，不易有效率地去除侵入至作为数千至数万根单纤维的集合体的纤维束的内部的源自有机硅系油剂的氧化硅等微粒。此外，在专利文献3和4中公开的技术中，为了去除纤维束的表面的附着物，利用了湿式洗涤处理，因此必然地需要进行纤维束的干燥处理工序，在经济上不优选。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-12855号公报

专利文献2：日本特开平8-311723号公报

专利文献3：日本特开昭50-25823号公报

专利文献4：日本特开2006-200078号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种碳纤维束的制造方法，将在碳纤维前体丙烯腈纤维束的预氧化处理中产生的纤维束的表面上的附着物在进行高温下的碳化处理之前有效率地去除，制造具有优异物性的碳纤维束。

用于解决课题的方法

上述课题通过具有以下的技术手段的发明[1]、发明[2]或者发明[3]来解决。

[1]一种碳纤维束的制造方法，其包括以下工序：对于将碳纤维前体丙烯腈纤维束加热而进行了预氧化处理之后的纤维束A，进行在气相中接触等离子体气体的等离子体处理，以及对进行了等离子体处理之后的纤维束B进行碳化处理。

在上述发明[1]中，优选供给于上述等离子体处理的纤维束A的密度为1.30g/cm³以上1.70g/cm³以下的范围内。