[發(fā)明專利]碳纖維的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480018683.1
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN105074065B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 畑山明人;杉浦直樹;畑昌宏
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱化學(xué)株式會社
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12;D06C7/04;F27B9/28;F27D7/06
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11243
• 代理人: 金鮮英,李宏軒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳纖維的制造方法。

本申請基于2013年3月27日在日本申請的日本特愿2013-066096號主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容援引于此。

背景技術(shù)

碳纖維的制造例如通過以下的方法進(jìn)行。即，介由導(dǎo)向輥使碳纖維前體纖維束例如聚丙烯腈系纖維束折返，在預(yù)氧化爐的熱處理室內(nèi)分多個階段走行，用200℃～300℃的熱風(fēng)加熱，制造具有期望的預(yù)氧化密度的預(yù)氧化纖維，然后，在非活性氣體中在300℃～2500℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行碳化處理。

進(jìn)行預(yù)氧化處理時，從碳纖維前體纖維束產(chǎn)生含有有害物的氣體。為了防止這樣的氣體從預(yù)氧化爐向大氣中漏出，已知下述方法：通過設(shè)置與預(yù)氧化爐鄰接的密封室并使密封室內(nèi)的壓力低于大氣壓，防止氣體從預(yù)氧化爐向大氣中漏出(例如專利文獻(xiàn)1～4)。

然而，進(jìn)行預(yù)氧化處理時，由碳纖維前體纖維束產(chǎn)生的氣體中含有具有在熱處理室內(nèi)保持揮發(fā)狀態(tài)而在更低溫度下發(fā)生凝集的性質(zhì)的物質(zhì)。一般而言，密封室內(nèi)的溫度比熱處理室內(nèi)的溫度低。因此，有時這樣的物質(zhì)會在密封室內(nèi)部凝集并附著在碳纖維前體纖維束上。在這種情況下，有可能在之后的碳化處理中導(dǎo)致碳纖維的強(qiáng)度降低。專利文獻(xiàn)1～4記載的發(fā)明中，不一定對這樣的可能性進(jìn)行了充分的考慮。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本特開昭62-228865號公報

專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-173761號公報

專利文獻(xiàn)3:日本特開2000-136441號公報

專利文獻(xiàn)4:日本特開2004-143647號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的課題

本發(fā)明是為了解決上述課題而作出的，提供能夠獲得高品質(zhì)的碳纖維的制造方法。

用于解決課題的方法

本發(fā)明具有以下那樣的實施方式。

(I)一種碳纖維的制造方法，滿足以下的(1)～(3)。

(1)包括下述工序：將片狀展開的碳纖維前體纖維束導(dǎo)入預(yù)氧化爐，在200℃～300℃的溫度范圍內(nèi)對導(dǎo)入上述預(yù)氧化爐的碳纖維前體纖維束進(jìn)行預(yù)氧化處理，將由上述預(yù)氧化處理獲得的預(yù)氧化纖維束導(dǎo)入碳化爐，在300℃～2500℃的溫度范圍內(nèi)對導(dǎo)入上述碳化爐的預(yù)氧化纖維束進(jìn)行碳化處理。

(2)上述預(yù)氧化爐具有熱處理室和與之鄰接的密封室，從上述密封室向上述預(yù)氧化爐外進(jìn)行排氣。

(3)從上述熱處理室向上述密封室吹出的熱風(fēng)的空間速度SV(1/h)滿足以下的關(guān)系。

80≤SV≤400

(II)滿足以下的(4)的、(I)的碳纖維的制造方法。

(4)當(dāng)將向上述預(yù)氧化爐導(dǎo)入的上述碳纖維前體纖維束的量設(shè)為Y(kg/h)、將從上述熱處理室向上述熱處理室外的總排氣量設(shè)為X(Nm³/h)時，滿足以下的關(guān)系。

0.001≤Y/X≤0.012

(III)滿足以下的(5)和(6)的(I)或(II)的碳纖維的制造方法。

(5)上述預(yù)氧化處理是，使上述碳纖維前體纖維束在上述熱處理室內(nèi)沿上述碳纖維前體纖維束的纖維方向移動，上述移動是使上述碳纖維前體纖維束在上述熱處理室內(nèi)的多個位置相互平行地移動而進(jìn)行的。

(6)上述密封室具有向所述預(yù)氧化爐外開口的外側(cè)狹縫和向所述熱處理室開口的內(nèi)側(cè)狹縫，所述外側(cè)狹縫和所述內(nèi)側(cè)狹縫之?dāng)?shù)目彼此相同于多次移動的上述碳纖維前體纖維束的移動次數(shù)。

(IV)滿足以下的(7)和(8)的(III)記載的碳纖維的制造方法。

(7)在上述預(yù)氧化處理中，上述多個位置是上述熱處理室內(nèi)的上下方向的位置不同的多個位置，上述移動是在上述熱處理室內(nèi)的水平方向上移動而進(jìn)行的。

(8)上述多個上述外側(cè)狹縫分別設(shè)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側(cè)的上述外側(cè)狹縫的開口面積比位于最上側(cè)的上述外側(cè)狹縫的開口面積小。

此外，本發(fā)明的實施方式的另一方面具有以下那樣的構(gòu)成。

(V)一種碳纖維的制造方法，滿足以下的(1A)～(3A)。

(1A)將片狀展開的碳纖維前體纖維束導(dǎo)入預(yù)氧化爐，在200℃～300℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)氧化處理，將獲得的預(yù)氧化纖維束導(dǎo)入碳化爐，在300℃～2500℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行碳化處理。

(2A)上述預(yù)氧化爐具有熱處理室和與之鄰接的密封室，從上述密封室排氣，從而防止上述熱處理室內(nèi)的熱風(fēng)向大氣中漏出。