CN103025935A - 碳纤维束的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供在碳纤维的制造工艺中不损害品质而生产率优异的碳纤维束的制造方法。一种碳纤维束的制造方法，其包含预氧化工序、前碳化工序、碳化工序，将预氧化工序中的纤维束的行走间距设为P1、将前碳化工序中的纤维束的行走间距设为P2、将碳化工序中的纤维束的行走间距设为P3时，满足0.8≤P2/P1≤1.0以及0.4≤P3/P1≤0.8，将前碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P11、将该前碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P12时，满足0.40≤(P12/P11)≤0.90，或将碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P13、将该碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P14时，满足0.40≤(P14/P13)≤0.90。

Description

碳纤维束的制造方法

技术领域

本发明涉及碳纤维束的制造方法。

背景技术

碳纤维束通常如下地制造：使作为碳纤维束的前体的丙烯酸系纤维束通过于200~300℃的氧化性气氛的炉(以下称为预氧化炉)，实施所谓的预氧化处理，然后顺次通过于最高处理温度为500~800℃的温度的非活性气氛炉(以下称为前碳化炉)、最高处理温度超过1000℃的温度的非活性气氛炉(以下称为碳化炉)，进行碳化。进一步，根据需要通过于最高处理温度超过2000℃的温度的非活性气氛炉(以下称为石墨化炉)而进行石墨化，从而可制造高弹性的石墨化纤维束。

在预氧化炉中，在氧化性气氛下对前体纤维束进行热处理，但是此时，前体纤维束进行氧化反应而发热。由于为了使该反应热不蓄积于纤维束内部而引燃而将热处理温度设定为200~300℃这样的低，因而为了获得规定的预氧化纤维束而要求长时间的热处理。

对碳纤维的需求增大而想要增加生产量时，则同时投入多个纤维束或提高烧成速度。然而，为了同时投入多个纤维束，增强生产能力，要求按照反应热不蓄积于纤维束内部而引燃的方式在更低的温度进行长时间的处理，因此存在界限。另外，为了提高烧成速度而增强生产能力，可使行走于预氧化炉内的前体纤维束的长度变长。为了使行走于预氧化炉内的前体纤维束的长度变长，通常采取如下方法：前体纤维束暂时出去到预氧化炉的外部，然后通过配设于预氧化炉的外部的折回辊而折回从而反复通过于预氧化炉。

在预氧化炉中完成热处理的预氧化纤维束按照纤维束不氧化的方式在充满了非活性气体气氛的前碳化炉中在最高处理温度500~800℃进行处理后，连续地通过于充满了非活性气体气氛的在最高处理温度超过1000℃的温度进行处理的碳化炉，转化为碳纤维束。逐步转化为碳纤维束的纤维束极其弱，产生由于因纤维束内的一部分断裂而引发的起绒毛(毛羽立ち)、严重时纤维束本身发生断线，因此必须小心谨慎地使其行走。另外，关于该过程，考虑到在极其短时间转化为碳纤维束，纤维束的升温速度对品质造成大的影响，在向碳纤维束转化的阶段产生大量的分解物、在使纤维束反复通过炉内时纤维束被分解物污染而导致品质降低等因素，通常通过1道次而完成热处理。对碳纤维的需求增大而想要增加生产量时，则提高烧成速度，或同时投入多个纤维束。然而，为了提高烧成速度而增强生产能力而使炉长变长，但这存在有极限，因此可同时投入多个纤维束。

专利文献1中公开了：对应于丙烯腈系前体纤维的密度的提高而使纤维束宽度(tow shape)变窄，从而使得品质好的碳纤维的生产率变良好的方法。然而，在所述方法中存在有在预氧化工序中前体纤维的行走间距变窄的情况，因此存在有不能去除由纤维束内部的反应热导致的蓄热的情况。由此存在有无法进行预氧化工序中通常进行的对应于前体纤维的密度的提高而提高处理温度的方法的情况，有时由于预氧化处理时间变长，因而生产率反而降低。

另外，专利文献2中公开了：通过将从预氧化炉出来的多个预氧化纤维束分割为多个纤维束组，使各纤维束组在水平方向尽量靠边(幅寄せがされ)，在垂直方向将每个纤维束组形成区段，从而不需将碳化炉的预氧化纤维束的投入口制成扁平的形状而提高热效率的方法。然而，在前述方法中存在有在垂直方向分割为多个区段的各纤维束组的加热条件在上下的纤维束组处不同的情况，因此碳纤维束的物性有时会不同，有品质不稳定的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-19526号公报

专利文献2：日本特许第3047695号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种碳纤维束的制造方法，其解除了伴随纤维束数增加而发生的前碳化工序以及碳化工序中使用的高温炉(前碳化炉以及碳化炉)的大型化、在设备费以及能量方面生产率高，品质稳定。

用于解决问题的方案

碳纤维束的制造方法的第一发明提供一种碳纤维束的制造方法，其为包含如下工序的碳纤维束的制造方法：以在横向一列上平行地排列的状态将多根前体纤维束在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序，以在横向一列上平行地排列的状态将该预氧化纤维束在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序，和以在横向一列上平行地排列的状态将该前碳化处理纤维束在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序，

将预氧化工序中的纤维束的行走间距设为P1、将前碳化工序中的纤维束的行走间距设为P2、将碳化工序中的纤维束的行走间距设为P3时，满足

0.8≤P2/P1≤1.0    (1)

0.4≤P3/P1≤0.8    (2)。

另外，适宜的是，前述碳纤维束的制造方法包含：(a)对于由预氧化工序获得的预氧化纤维束、以及由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束中的至少一方的纤维束，对于2以上20以下的纤维束块体的每个，使纤维束块体内的纤维束的行走间距变得更小的工序，和(b)对于在工序(a)中使纤维束的行走间距变得更小了的全部的纤维束块体，使相邻的纤维束块体彼此更加接近的工序。

在该工序(a)中，为了使行走间距变小，可使用带槽辊（溝ロ一ル）或梳型导丝器（コ一ムガイド）。

在该工序(a)中，优选使用相互平行配置的2根辊而进行。

另外，优选的是，在该工序(a)中，为了使行走间距变小，至少使用相互平行配置的2根辊，此时，除了使用该2根辊之外还使用梳型导丝器，或使用带槽辊作为该2根辊中的至少一方的辊。

进一步，优选的是，使用相互平行配置的2根辊而进行工序(a)，此时，使行走于该2根辊之间的各纤维束块体内的纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的最大倾斜角大于0.1°、小于3.0°。

另外，优选前述工序(a)的相互平行配置的2根辊间的距离为750mm以上。

进一步，适宜的是，使用配备于第一对辊之间的角度可调整的多对第二对辊而进行工序(b)，并且，第一以及第二对辊都包含相互平行配置的2根辊，使行走于第二对辊之间的全部的纤维束块体相对于与构成第一对辊的2根辊的轴正交的面的倾斜角中的最大倾斜角小于20°。

碳纤维束的制造方法的第二发明是一种碳纤维束的制造方法，其为包含如下工序的碳纤维束的制造方法：以在横向一列上排列的状态将多个前体纤维束，在预氧化炉中在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序，以在横向一列上排列的状态将该预氧化纤维束在前碳化炉中在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序，和以在横向一列上排列的状态将该前碳化处理纤维束在碳化炉中在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序，

将该前碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P11、将该前碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P12时，满足

0.40≤(P12/P11)≤0.90    (3)。

另外，优选的是，使用配置于该前碳化炉的入口侧和出口侧各1根的相互平行的2根辊而进行行走于该前碳化炉的加热处理部的纤维束的行走间距的变更，使行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度大于0.1°、小于3.0°。

进一步优选的是，将该碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P13、将该碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P14时，满足

0.40≤(P14/P13)≤0.90    (4)。

此时，进一步适宜的是，使用配置于该碳化炉的入口侧和出口侧各1根的相互平行的2根辊而进行行走于该碳化炉的加热处理部的纤维束的行走间距的变更，使行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度大于0.1°、小于3.0°。

碳纤维束的制造方法中的第三发明为一种碳纤维束的制造方法，其为包含如下工序的碳纤维束的制造方法：以在横向一列上排列的状态将多个碳纤维前体纤维束在预氧化炉中在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序，以在横向一列上排列的状态将该预氧化纤维束在前碳化炉中在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序，和以在横向一列上排列的状态将该前碳化处理纤维束在碳化炉中在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序，

将该碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P13、将该碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P14时，满足

0.40≤(P14/P13)≤0.90    (4)。

另外，优选的是，使用配置于该碳化炉的入口侧和出口侧各1根的相互平行2根辊而进行行走于该碳化炉的加热处理部的纤维束的行走间距的变更，使行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度大于0.1°、小于3.0°。

发明的效果

本发明中可提供一种碳纤维束的制造方法，其解除伴随纤维束数增加而发生的前碳化工序以及碳化工序中使用的高温炉(前碳化炉以及碳化炉)的大型化、在设备费以及能量方面生产率高，品质稳定。

附图说明

图1为可用于第一发明的碳纤维束的制造方法的一个实施方式的装置的概略俯视图。

图2为可用于第一发明的工序(a)和(b)的装置的部分概略俯视图(图示出图1中记载的纤维束块体的一部分)。

图3为可用于第一发明的工序(a)和(b)的装置的部分概略侧视图。

图4为用于说明第一发明的工序(a)的一个实施方式的图(图3的A箭头方向视图)。

图5为可以使用于第一发明的用2根带槽辊将纤维束的行走间距变更的方法的装置的概略俯视图。

图6为可用于第二发明以及第三发明的碳纤维束的制造方法的一个实施方式的装置的概略俯视图。

图7为可用于第二发明以及第三发明的碳纤维束的制造方法的一个实施方式的装置的概略侧视图。

图8为用于说明第二发明以及第三发明的前碳化炉加热处理部以及碳化炉加热处理部的入口以及出口处的纤维束的行走间距的算出方法的图。

图9为用于说明将纤维束的行走间距变更的方法的一个实施方式的图。

具体实施方式

本发明人对用于解决前述课题的合理的手段进行了研究，结果发现如下事实而完成了第一发明：在预氧化工序与前碳化工序之间、以及前碳化工序与碳化工序之间的至少一方，变更纤维束的行走间距从而可解决前述课题。

即，在前体纤维束因氧化反应而发热的预氧化工序中，在断线时，存在有断线了的纤维束与相邻纤维束重叠而引燃的情况，因此优选为如下的排布：设置为断线纤维束不重叠于相邻纤维束的行走间距，在辊(例如，图2的扁平辊21)的轴方向相等间隔地将纤维束排列。另一方面，在非活性气氛下进行处理的前碳化工序以及碳化工序中，断线纤维束也可与相邻纤维束重叠，可相比于预氧化工序而言使纤维束的行走间距变狭窄。但是，在前碳化工序中在从预氧化纤维向碳化纤维转化的阶段产生大量的分解物，前述分解物残留于纤维束内时则有时会对品质面带来影响，因此不能使纤维束的行走间距极端狭窄。另一方面判明了，在碳化工序中分解物的产生少，因此相比于前碳化工序而言即使进一步使行走间距变狭窄也不影响品质面、操作面、装置的结构上的任一个。

第一发明的碳纤维束的制造方法具有以下的工序。

以在横向一列上平行地排列的状态将多根前体纤维束在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序。

以在横向一列上平行地排列的状态将前述预氧化纤维束在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序。

以在横向一列上平行地排列的状态将前述前碳化处理纤维束在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序。

另外，第一发明的碳纤维束的制造方法中，将预氧化工序中的纤维束的行走间距设为P1、将前碳化工序中的纤维束的行走间距设为P2、将碳化工序中的纤维束的行走间距设为P3时，满足以下的式子。

0.8≤P2/P1≤1.0    (1)

0.4≤P3/P1≤0.8    (2)

予以说明，贯穿这些工序，纤维束的根数不变化。

以下，参照图1~5详细说明第一发明的实施方式，但本发明不限定于此实施方式。

首先，在横向一列上片材状地将100根~2000根左右的前体纤维束排列而制成片材状前体纤维束(11)，用预氧化炉(1)进行预氧化而制作预氧化纤维束(12)。予以说明，在横向一列上排列的多个纤维束形成平面，将这些纤维束称为片材状的纤维束。

具体说明时，例如，如图1所示，首先，通过导丝器(没有图示)将从挂在排线架(creel stand)的筒子(没有图示)解舒出的多根前体纤维束按照相等间隔且平行地构成相同平面的方式排列，形成片材状前体纤维束(11)。导丝器按照可维持前体纤维束的相等间隔以及平行状态的方式适当配置。导丝器的种类有：相等间隔地在辊的表面刻印出槽而得到的带槽辊、相等间隔地配置有销（pin）的导丝器等。

作为前述多根前体纤维束，可使用丙烯酸系前体纤维束、沥青系前体纤维束等。前体纤维束的直径、根数等可根据所制造的碳纤维束的直径、生产率来适当设定。片材状前体纤维束(11)中的前体纤维束的预氧化炉内行走间距(P1)是通过设置于预氧化炉(1)之外的导丝器(没有图示)而相等间隔地将前体纤维束排列时的间距，由在设置于预氧化炉(1)的进入侧的辊(没有图示)上测定相邻的前体纤维束在宽度方向的中心间距而得到的值的平均值来表示。如果设置于进入侧的辊为带槽辊则槽的间距成为预氧化炉内行走间距(P1)。前碳化炉内行走间距(P2)、以及碳化炉内行走间距(P3)也同样地分别由在设置于前碳化炉(2)以及碳化炉(3)的进入侧的辊(没有图示)上测定出的值的平均值来表示。另外，预氧化炉内的纤维束的行走间距(P1)从生产率以及防止蓄热的观点考虑优选为4mm以上20mm以下。予以说明，例如纤维束的行走间距为4mm的情况下，意为相邻的纤维束的宽度方向(在图1中，纸面上下方向)的中心间的间隔(距离)为4mm。

接着，将片材状前体纤维束(11)投入于预氧化炉(1)。这些片材状前体纤维束(11)在形成为氧化性气体气氛的预氧化炉(1)内一边进行预氧化处理一边行走后，暂时露出于预氧化炉(1)的外部。接着，通过配设于预氧化炉(1)的外部的折回辊组(没有图示)的最初的辊而折回。其后，再次通过预氧化炉(1)内而被预氧化处理。以后，在折回辊组之间反复进行预氧化处理。由此，可获得片材状预氧化纤维束(12)。作为氧化性气体气氛，只要是具有氧化性的气氛即可，通常从经济性的观点考虑使用空气。

作为预氧化炉(1)的加热处理温度，从防止蓄热的观点考虑优选为200℃以上300℃以下。作为预氧化处理时间，从生产率以及防止蓄热的观点考虑优选为20分钟以上120分钟以下。另外，作为片材状前体纤维束(11)的运送速度，从生产率的观点考虑优选为3m/分钟以上20m/分钟以下。

一直以来使用图5所示那样的2根带槽辊而进行纤维束行走间距的变更。由此，在第一发明的碳纤维的制造方法中，例如，对于由预氧化工序获得的预氧化纤维束以及由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束中的至少一方的纤维束，也可使用图5所示那样的2根带槽辊26以及27通过一阶段而进行纤维束行走间距的变更。

然而在第一发明中，在将纤维束的行走间距变更时，优选进行包含工序(a)和(b)的二阶段的行走间距变更方法。通过使用此方法，从而容易防止捻搓的产生，可容易制造良好的品质的碳纤维。

予以说明，优选使用相互平行配置的2根辊而进行工序(a)。另外，在工序(a)中，为了使行走间距变小，可使用带槽辊或梳型导丝器。例如，作为上述2根辊中的至少一方的辊(例如，图2的辊(21))，可使用带槽辊。另外，除了上述2根辊之外还可使用梳型导丝器。

以下以由预氧化工序获得的预氧化纤维束为例子，说明该二阶段的行走间距变更方法的一个例子。

通过图1和2所示那样的包含配置于预氧化炉(1)与前碳化炉(2)之间的与纤维束行走方向(图2的箭头的方向)垂直地配置的多个辊和角度可调整的多对辊的辊组(4)，可进行由预氧化工序获得的片材状预氧化纤维束(12)的纤维束的行走间距的变更。更具体而言，辊组(4)可包含：包含用于进行工序(a)的相互平行配置的2根辊(21和22)的工序(a)用的对辊与、用于进行工序(b)的第一对辊以及用于进行工序(b)的角度可调整的多个第二对辊。工序(b)用的第一以及第二对辊都包含相互平行配置的2根辊，在图2中，第一对辊包含辊(22)和(25)，第二对辊包含辊(23)和(24)。予以说明，也可将1根辊兼用为工序(a)用的对辊以及工序(b)用的第一对辊。在图2中，将辊22兼用为工序(a)用的对辊以及工序(b)用的第一对辊。可与用于工序(a)的在横向一列上排列的多个纤维束的行走方向(在图2中，箭头的方向)垂直地、且与这些纤维束形成的相同平面平行地分别配置构成工序(a)用的对辊的2根辊(21和22)。

予以说明，工序(a)用的对辊之间的距离从防止在纤维束中产生捻搓的观点考虑优选为750mm以上，从纤维束彼此的接触、作业性的观点考虑优选为20000mm以下。

构成工序(b)用的第一对辊的2根辊(22以及25)可分别与构成工序(a)用的对辊的2根辊(21和22)平行地配置。构成工序(b)用的第二对辊的2根辊(23以及24)可分别与行走于该2根辊间的纤维束的行走方向垂直地、且与行走于该2根辊间的纤维束所形成的相同平面平行地配置。工序(b)用的第二对辊的个数可根据纤维束块体数而确定。在工序(a)中，将在横向一列上排列的多个纤维束分为2个以上的集块(まとまり)，对于每个该集块将行走间距变更，纤维束块体是指该集块。在图2中表示了3个纤维束块体，B1、B2以及B3分别表示1个纤维束块体。予以说明，考虑前碳化炉的生产率和分解物对品质造成的影响，将纤维束行走间距设为上述的预氧化工序中的纤维束的行走间距(P1)、前碳化工序中的纤维束的行走间距(P2)成为0.8≤P2/P1≤1.0。

使用图2~4更具体说明纤维束行走间距的变更方法的一个例子(在图2~4中图示出图1所示的5个纤维束块体中的3个)。予以说明，图4示出图3的A箭头方向视图。

首先，如图2以及图4所示将预氧化处理后的片材状纤维束31分割为2个以上的纤维束块体(B1~B3)，将块体内的预氧化纤维束的行走间距变更。即，对于分割前的片材状纤维束31，对于2个以上的纤维束块体的每个，将纤维束块体内的预氧化纤维束的行走间距变更为更小(工序a)。例如，在图1中，将片材状纤维束分割为5个纤维束块体，因此分别对于5个纤维束块体，将该纤维束块体内的纤维束的行走间距变更为更小。予以说明，预氧化处理后的片材状预氧化纤维束(12)中，特别由符号31表示分割前的片材状纤维束组。此时，如图4所示使用相互平行配置的2根辊(21和22)而进行块体内的纤维束行走间距的变更、即、工序(a)，此时，优选使行走于该2根辊之间的各纤维束块体内(在图2中，B1、B2以及B3分别的纤维束块体内)的纤维束(例如符号32)相对于与该2根辊的轴正交的面的最大倾斜角大于0.1°、小于3.0°。最大倾斜角典型地为位于各纤维束块体内的端部的纤维束处的倾斜角度。予以说明，位于各纤维束块体内的端部的纤维束具有2根，但是它们的倾斜角可以相同，也可以不同。具体而言，例如位于图4的纤维束块体B1的两端的2个纤维束(其中的1个是符号32)的倾斜角可以相同，也可以不同。予以说明，可以说对于B2以及B3也是同样的。在各纤维束块体中，位于两端的2个纤维束的倾斜角为相同的情况下，该角度成为该纤维束块体内的纤维束的最大倾斜角，为不同的情况下，这些倾斜角中的大的角度成为最大倾斜角。另外，对于各纤维束块体(在图4中B1~B3的各个)而定义的最大倾斜角可以为相互相同的值(角度)，也可以为不同的值。

这样地，对于各纤维束块体定义最大倾斜角，以后，将这些最大倾斜角总称为θ1。予以说明，每1个纤维束块体存在2根位于端部的纤维束，例如，在图1中，位于各纤维束块体的端部的2个纤维束的倾斜角为相同的值(角度)，因此θ1存在10处(5(纤维束块体数)×2(两端))。予以说明，在图4中图示有图1的10个θ1中的1个。

在这些倾斜角(θ1)都大于0.1°的情况下，可容易防止辊(21)与辊(22)的距离变长，可容易防止碳纤维制造工艺的长度变长。另外，这些倾斜角(θ1)都小于3.0°的情况下，可容易防止捻搓产生。更加优选这些θ1的角度都大于0.3°、小于2.5°。

予以说明，关于图4所示那样的，由按照相等间隔且平行地构成相同平面的方式排列的纤维束构成的纤维束块体内全部的纤维束，考虑相对于与构成工序(a)用的对辊的2根辊的轴正交的面的倾斜角时，则可如以下那样地形成。即，可以使位于纤维束块体内的两端的纤维束的倾斜角的角度为最大，越朝向纤维束块体内的中心则使纤维束的倾斜角的角度越小。在此情况下，在行走于该2根辊之间的各纤维束块体内全部的纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角中，优选使这些倾斜角中的最大的角度大于0.1°、小于3.0°，更优选大于0.3°、小于2.5°。

此时，关于2根辊(21和22)，如图3所示，按照使行走于2根辊间的片材状预氧化纤维束(12)在垂直方向行走的方式配置，这可有效利用空间因而优选。另外，优选将辊(21)设为扁平辊(21)，对于辊(22)以可控制纤维束的行走间距的带槽辊(22)进行。还可制成除了带槽辊(22)之外还组合有可控制纤维束的行走间距的导丝器和扁平辊的结构。

纤维束块体的数量因分割前的片材状纤维束(31)的全宽度、纤维束行走间距的变更量等而变化，但是为了防止后述的进行纤维束块体的位置变更(工序b)的角度可调整的第二对辊(23以及24)的根数增加并且装置费用变高，优选纤维束块体的数量设为2以上20以下，更优选设为4以上10以下。

以下，使用图2和3而说明工序(b)的方法，即，关于全部的纤维束块体，按照使相邻的纤维束块体彼此更接近的方式而将各纤维束块体的片材宽度方向(图1的纸面上下方向)中的位置变更的方法，更具体而言，使用按照使在工序(a)中将纤维束的行走间距变的更小了的纤维束块体彼此更接近的方式配置的角度可调整的多对的对辊，变更纤维束块体彼此间的间隔而再排布的方法。使纤维束块体彼此更加接近时，按照全部的纤维束的行走间距与纤维束块体内的纤维束行走间距相同的方式使纤维束块体彼此接近。工序(b)中的全部的纤维束块体是指工序(a)的纤维束块体全体，如图1那样具有5个纤维束块体的情况下，意为这5个纤维束块体。即，在图1的情况下，通过工序(b)使5个纤维束块体的相邻的纤维束块体彼此更加接近。予以说明，如图4所示，通过工序(a)，从而在带槽辊(22)上使纤维束块体(B1~B3)内的纤维束的行走间距变狭窄，在纤维束块体间产生了间隙。即，成为如下状态：相比于纤维束块体内的相邻的纤维束间的间隔而言，相邻的纤维束块体间的间隔是宽的。从该状态，通过工序(b)，使纤维束块体(B1~B3)的间隙变窄，按照使全部的纤维束的行走间距与纤维束块体内的纤维束行走间距相同的方式调整角度可调整的辊(23、24)。换言之，使用配备于工序(b)用的第一对辊之间的角度可调整的多对第二对辊(由辊(23)以及辊(24)构成)，按照使相邻的纤维束块体(B1~B3)彼此的间隙变窄而使全部的纤维束的行走间距为相同的方式进行调整。此时，各纤维束块体(B1~B3)的角度变更量根据该纤维束块体存在于片材中的全部的纤维束块体(在图2中，B1~B3)中的哪个位置(两端、中央部等)而变化，但是各纤维束块体(B1~B3)内的各纤维束以在横向一列上平行地排列的状态而行走。在与扁平辊(21)平行地设置的扁平辊(25)中片材状预氧化纤维束(12)的全部的纤维束的行走间距成为适于前碳化炉内的行走间距(P2)。此时，优选使片材状纤维束的纤维束块体(在图2中，B1)行走于第二对辊之间(辊23与辊24之间)时相对于与构成第一对辊的2根辊(22以及25)的轴正交的面的最大倾斜角小于20°。典型地，在位于片材状预氧化纤维束的端部的纤维束块体处的倾斜角为最大。予以说明，位于片材状预氧化纤维束的端部的纤维束块体有2个块体，它们的倾斜角可以相同，也可以不同。位于端部的2个纤维束块体的倾斜角为相同的情况下，该角度成为最大倾斜角度，为不同的情况下，它们的倾斜角中的大的角度成为最大倾斜角。

以后，将该最大倾斜角称为θ2。予以说明，每1个片材状纤维束存在2个位于端部的纤维束块体，在图1中它们的倾斜角成为相同。由此，在图1中，θ2是对于5个纤维束块体中的纸面上下方向的两端的2个纤维束块体而定义，θ2存在2处。另外，在图2中图示的是图1的2个θ2中的1个，具体图示的是位于行走于角度可调整的扁平辊(23以及24)之间的片材状纤维束的两端的纤维束块体(B1)的行走方向的倾斜角。

在该倾斜角(θ2)小于20°的情况下，可容易防止捻搓产生。另外，更加优选θ2的角度小于16°。

予以说明，如图2所示，使用按照相等间隔且平行地构成相同平面的方式排列的纤维束进行而工序(a)，接着进行工序(b)的情况下，考虑行走于第二对辊之间的片材状纤维束中的全部的纤维束块体相对于与构成第一对辊的2根辊(22、25)的轴正交的面的倾斜角时则可如以下那样地形成。即，可以使位于两端的纤维束块体(例如，图2的B1)的倾斜角为最大，越朝向中心部则越使其倾斜角小。在这样的情况下，在行走于第二对辊间的全部的纤维束块体相对于与2根辊(22、25)的轴正交的面的倾斜角中，优选使这些倾斜角中的最大的角度小于20°，更优选小于16°。

另外，关于如上述那样包含工序(a)和(b)的二阶段的行走间距变更方法，除了可对由预氧化工序获得的预氧化纤维束进行使用之外，还可对由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束进行使用。由此，为了方便，将使用辊组(4)的由预氧化工序获得的预氧化纤维束的行走间距变更中的θ1以及θ2分别称为θ1-1以及θ2-1，将使用辊组(5)的由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束的行走间距变更中的θ1以及θ2分别称为θ1-2以及θ2-2。

对于片材状预氧化纤维束(12)，根据需要通过上述的二阶段的行走间距变更方法(使用图1所示的辊组(4))而变更了纤维束行走间距后，从前碳化炉(2)的纤维束投入口投入于前碳化炉(2)。

前碳化炉(2)内形成为非活性气体气氛。可使用氮、氩等作为非活性气体，但通常从经济性的观点考虑使用氮。将根据需要而变更了行走间距的片材状预氧化纤维束(12)，在前碳化炉(2)内一边进行前碳化处理一边行走后，出了前碳化炉(2)，成为片材状前碳化处理纤维束(13)。

前碳化工序的加热处理中的最高处理温度设为500~800℃。作为前碳化炉(2)内的加热处理温度，从作为碳纤维的强度显现性的观点考虑，优选为500℃以上800℃以下。另外，作为前碳化处理时间，从生产率以及作为碳纤维的强度显现性的观点考虑优选为0.6分钟以上3.0分钟以下。

接着，根据需要，将片材状前碳化纤维束(13)的纤维束行走间距与前述的片材状预氧化纤维束(12)时同样地例如，使用图1~4所示的二阶段的行走间距变更方法而变更。此时，减小工序(a)中的行走间距的手段、工序(a)用的对辊之间的距离可设为与前述的纤维束(12)的情况同样。另外，采用二阶段的行走间距变更方法的情况下，工序(a)和(b)中的θ1-2以及θ2-2的优选的角度范围与变更了前述的片材状预氧化纤维束的纤维束行走间距时的θ1-1以及θ2-1分别同样，使用同样的构成的辊组5来替代图1所示的辊组4。以后，为了区别该2个辊组，将构成辊组(4)的辊(21~25)方便地称为辊(21-1~25-1)，将构成辊组(5)的辊(21~25)方便地称为辊(21-2~25-2)。

予以说明，关于工序(a)和(b)中的纤维束块体，对于由预氧化工序获得的预氧化纤维束将行走间距变更时，是指将由预氧化工序获得的预氧化纤维束分割为2个以上时的纤维束块体，对于由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束将行走间距变更时，是指将由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束分割为2个以上时的纤维束块体。例如，在图1中，使用辊组(4)将由预氧化工序获得的预氧化纤维束的行走间距变更时的工序(a)和(b)中的纤维束块体是指，辊组(4)中的5个纤维束块体。同样地在图1中，使用辊组(5)将由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束的行走间距变更时的工序(a)和(b)中的纤维束块体是指，辊组(5)中的5个纤维束块体。

考虑碳化炉的生产率、作业性，将预氧化工序中的纤维束的行走间距设为P1、将碳化工序中的纤维束的行走间距设为P3时，将纤维束行走间距形成为成为0.4≤P3/P1≤0.8的范围内。

对于片材状前碳化纤维束(13)，根据需要，通过图1所示的辊组(5)或者图5所示的2根带槽辊将纤维束行走间距变更后，从碳化炉(3)的纤维束投入口投入于碳化炉(3)。

碳化炉(3)内形成为非活性气体气氛。将根据需要变更了行走间距的片材状前碳化纤维束(13)在碳化炉(3)内一边进行碳化处理一边行走后，出了碳化炉(3)，成为片材状碳化纤维束(14)。

使碳化工序的加热处理温度中的最高处理温度为1000℃以上。作为碳化炉(3)内的加热处理温度，从强度显现性的观点考虑优选为1200℃以上1800℃以下。作为碳化处理时间，从生产率及强度显现性的观点考虑优选为0.6分钟以上3.0分钟以下。

在碳化炉(3)完成了热处理的片材状碳化纤维束(14)，根据需要按照纤维束不氧化的方式连续地通过炉内充满了超过2000℃的非活性气体气氛的石墨化炉，可转化为石墨化纤维束。

关于通过这样操作而获得的碳化或石墨化纤维束，通过在历来公知的电解液中实施电解氧化处理，或实施气相或者在液相中的氧化处理，从而可提高复合材料的碳或石墨纤维与基体树脂的亲和性、粘接性。进一步，可根据需要通过历来公知的方法而赋予施胶剂(sizing agetnt)。另外，可根据需要使用设置用于控制预氧化处理中的纤维束的张力的导丝辊(godet roll)等历来公知的方法。

进一步，本发明人对用于解决前述课题的合理的手段进行了研究，结果发现如下事实而完成了第二发明以及第三发明：通过在前碳化炉加热处理部内以及碳化炉加热处理部内的至少一方中变更纤维束的行走间距从而可解决前述课题。通过第二以及第三发明，可提供一种碳纤维束的制造方法，其在碳纤维的制造工艺中不损害品质而生产率优异。

在纤维束因氧化反应而发热的预氧化工序中，在断线时，有时断线了的纤维束与相邻的纤维束重叠而蓄热，最终引燃，因此优选为如下排布：按照断线纤维束不易重叠于相邻的纤维束的方式将纤维束在辊(例如，图6的辊111)的轴方向相等间隔地排列。

另一方面，在非活性气体气氛下进行处理的前碳化工序以及碳化工序中断线纤维束纵使与相邻的纤维束重叠也不会蓄热、引燃，相比于预氧化工序而言可使纤维束的行走间距变狭窄。但是，在前碳化工序中，在从预氧化纤维向碳化纤维的转化的阶段产生大量的分解物，前述分解物残留于纤维束内时则有时会对品质面带来影响，因此无法使纤维束的行走间距变得极端狭窄。

另一方面判明了，在碳化工序中，分解物的产生少，因而在碳化处理中即使将排布变更，更具体而言，相比于前碳化工序而言即使进一步使行走间距变狭窄也不影响品质面、操作面、装置的结构上的任一个。

第二以及第三发明的碳纤维束的制造方法具有以下的工序。

以在横向一列上排列的状态将多个碳纤维前体纤维束在预氧化炉中在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序。

以在横向一列上排列的状态将前述预氧化纤维束在前碳化炉中在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序。

以在横向一列上排列的状态将前述前碳化处理纤维束在碳化炉中在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序。

另外，第二以及第三发明的碳纤维束的制造方法中，如上述那样，可在前碳化炉加热处理部内以及碳化炉加热处理部内中的至少一方将纤维束的行走间距变更，此时，满足以下的式(3)以及式(4)中的至少一个。各炉中的加热处理部是指在各炉中对行走于各炉内的纤维束进行加热处理的部分，在图6中由51a~54a表示。

予以说明，将前碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P11、将前碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P12、将碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P13、将碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P14。

0.40≤(P12/P11)≤0.90    (3)

0.40≤(P14/P13)≤0.90    (4)

予以说明，贯穿这些工序，使得纤维束的根数不变化。

以下，参照图6~9而详细说明第二以及第三发明的实施方式，但本发明不限定于此实施方式。

首先，在横向一列上片材状地将多根(例如，100根~200根左右)的前体纤维束排列而制成片材状前体纤维束，通过用预氧化炉(51)的加热处理部(51a)进行加热处理而预氧化，制作预氧化纤维束。予以说明，在横向一列上排列的多个纤维束形成平面，将这些纤维束称为片材状的纤维束。

具体说明时，例如，如图6所示，首先，通过导丝器(没有图示)将从挂在排线架的筒子(没有图示)解除出的多根前体纤维束按照相等间隔且平行地构成相同平面的方式排列，形成片材状前体纤维束。导丝器按照可维持前体纤维束的相等间隔以及平行状态的方式适当配置。导丝器的种类有：相等间隔地在辊的表面刻印出槽而得到的带槽辊、相等间隔地配置有销的导丝器等。

作为前述多根前体纤维束，可使用丙烯酸系碳纤维前体纤维束、沥青系碳纤维前体纤维束等。前体纤维束的直径、根数等可根据所制造的碳纤维的直径、生产率来适当设定。

片材状前体纤维束中的各前体纤维束的行走位置可通过设置于预氧化炉(51)的外部的辊(111、112、119)而控制。

片材状前体纤维束中的各前体纤维束的行走间距是相等间隔地将前体纤维排列时的间距，例如可在设置于预氧化炉(51)的入口侧的辊(111)上测定，以及在设置于预氧化炉(51)的出口侧的辊(112)上测定。另外，入口侧辊(111)以及出口侧辊(112)上的纤维束的行走间距由测定的值的平均值表示。

例如，如果设置于预氧化炉(51)的入口侧以及出口侧的辊是带槽辊，那么该槽的间距成为预氧化炉的入口侧的辊(111)以及出口侧的辊(112)中的纤维束的行走间距。

在图6中，在预氧化工序中没有变更纤维束的行走间距，因此预氧化炉(51)的入口侧辊(111)上的行走间距与出口侧辊(112)上的行走间距相同。

以下，各炉的入口侧辊以及出口侧辊处的纤维束的行走间距通过同样的方法测定。

另外，在预氧化炉内更具体而言在预氧化炉的加热处理部内的纤维束行走间距从生产率以及防止蓄热的观点考虑优选为4mm以上20mm以下，优选保持一定的行走间距。予以说明，例如纤维束的行走间距为4mm的情况下，意为相邻的纤维束的宽度方向(在图6中，纸面上下方向)的中心间的间隔(距离)为4mm。在预氧化炉的加热处理部内的纤维束行走间距可根据预氧化炉的入口侧辊(111)以及出口侧辊(112)处的纤维束行走间距通过几何学计算而算出。

接着，将片材状前体纤维束投入于预氧化炉(51)。将这些片材状前体纤维束在形成为氧化性气氛的预氧化炉加热处理部(51a)内一边进行预氧化处理一边行走后，暂时露出于预氧化炉(51)的外部。接着，通过配设于预氧化炉(51)的外部的折回辊组(119)的最初的辊而折回。其后，再次通过预氧化炉加热处理部(51a)内而被预氧化处理。以后，在折回辊组(119)之间反复进行预氧化处理。由此，可获得片材状预氧化纤维束。作为氧化性气体气氛，是具有氧化性的气氛即可，通常从经济性的观点考虑使用空气。

在图6以及7中，图示有1台预氧化炉，但是在本发明中优选的是，连续地设置数台预氧化炉，对应于前体纤维的预氧化处理进展状态而缓慢提高这些预氧化炉加热处理部的处理温度的方法。此时，作为这些预氧化炉加热处理部的温度，从防止蓄热的观点考虑设为200℃以上300℃以下。作为预氧化处理时间，从生产率以及防止蓄热的观点考虑优选为20分钟以上120分钟以下。另外，作为运送速度，从生产率的观点考虑优选为3m/分钟以上20m/分钟以下。

予以说明，连续地设置多台(n台)的预氧化炉的情况下，预氧化炉的入口侧辊是指片材状前体纤维束最初通过的第1台的预氧化炉的入口侧辊，预氧化炉的出口侧辊是指片材状前体纤维束最后通过的第n台的预氧化炉的出口侧辊。

在本发明的制造方法中，如图9所示使用相互平行的2根辊(120以及121)，可在各炉内(在预氧化炉内，优选不变更纤维束的行走间距而设为一定的间距)将纤维束的行走间距变更。此时，行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度由θ表示。

典型地，最大倾斜角度成为在横向一列上排列的多个纤维束中的位于端部的纤维束处的倾斜角度，越朝向纤维束的中心则纤维束的倾斜角度越小。予以说明，如图9所示，多个纤维束中的位于端部的纤维束具有2根，但是它们的倾斜角度可以相同，也可以不同。位于两端的2个纤维束的倾斜角度相同的情况下，该角度成为最大倾斜角度θ，不同的情况下，它们的倾斜角度中的大的一方的角度成为最大倾斜角度θ。图9是位于两端的2个纤维束的倾斜角度相同的情况，图示着一方的最大倾斜角度θ。

以后，将前碳化工序中的最大倾斜角度θ称为θ11，将碳化工序中的最大倾斜角度θ称为θ13。

在预氧化处理了的片材状预氧化纤维束的行走间距的变更中，作为该2根辊(20以及21)，可使用配置于前碳化炉(52)的前后(入口侧和出口侧)各一根的相互平行的前碳化炉入口侧辊(113)和前碳化炉出口侧辊(114)。由此可在前碳化炉(2)内进行纤维束行走间距的变更，此时，最大倾斜角度θ11优选设为0.1°＜θ11＜3.0°的范围内，更加优选为0.3°＜θ11＜2.5°的范围。

最大倾斜角度大于0.1°的情况下，可容易防止辊(113)与辊(114)之间的距离变长，可容易防止前碳化炉的长度变长。在最大倾斜角度小于3.0°的情况下，可容易防止捻搓产生。

上述2根辊(113以及114)可分别与由预氧化工序获得的在横向一列上排列的多个预氧化纤维束的行走方向垂直、且与这些纤维束所形成的平面平行地配置。

关于可用于行走间距的变更的辊(111~118)，典型的是，如图6所示设置于各炉的外部，但是也可设置于各炉的内部、且是设置于各炉的加热处理部的外部。

将纤维束行走间距变更时，考虑前碳化炉的生产率和分解物对品质造成的影响，形成为在将前碳化炉加热处理部(52a)的入口处的纤维束的行走间距设为P11、将前碳化炉加热处理部(52a)的出口处的纤维束的行走间距设为P12时，成为0.40≤(P12/P11)≤0.90的范围内。优选设为0.50≤(P12/P11)≤0.85的范围。

予以说明，如图8所示，前碳化炉加热处理部的入口以及出口处的纤维束的行走间距(P11以及P12)，可根据通过上述的方法测定得到的设置于前碳化炉的入口侧以及出口侧的辊(113以及114)上的纤维束的行走间距(p1以及p2)，通过使用以下的式(5)和(6)的几何学计算从而算出。

P11=p1-{a×(p1-p2)/(a＋b＋c)}    (5)

P12=p1-{(a＋b)×(p1-p2)/(a＋b＋c)}    (6)

予以说明，式5及6中的符号表示以下的意义。

P11：前碳化炉加热处理部的入口处的纤维束的行走间距、

P12：前碳化炉加热处理部的出口处的纤维束的行走间距、

p1：设置于前碳化炉的入口侧的辊上的纤维束的行走间距、

p2：设置于前碳化炉的出口侧的辊上的纤维束的行走间距、

a：从设置于前碳化炉的入口侧的辊上(p1测定位点)到前碳化炉加热处理部的入口为止的距离、

b：从前碳化炉加热处理部的入口到出口为止的距离、

c：从前碳化炉加热处理部的出口到设置于前碳化炉的出口侧的辊上(p2测定位点)为止的距离。

作为纤维束行走间距的变更方法，可使用：将前碳化炉入口侧辊(113)和前碳化炉出口侧辊(114)设为带槽辊的方法、组合梳型导丝器和扁平辊的方法等公知的技术。

对于片材状预氧化纤维束，根据需要在前碳化炉入口侧辊(113)处再排布之后，从前碳化炉(52)的纤维束投入口投入于前碳化炉(52)。前碳化炉(52)内形成为非活性气体气氛。作为非活性气体，可使用氮、氩等，但通常从经济性的观点考虑使用氮。将片材状预氧化纤维束在前碳化炉加热处理部(52a)内进行前碳化处理，并且根据需要一边使行走间距变窄一边行走，然后出了前碳化炉(52)，在前碳化炉出口侧辊(114)处根据需要变更了行走间距的状态下成为再排布了的片材状前碳化纤维束。

前碳化炉加热处理部(52a)可包含温度可调整的多个区块(区划)。关于加热处理部(52a)的温度，优选从高于预氧化炉中的最高处理温度设定的温度缓慢提高，最高处理温度从作为碳纤维的强度显现性的观点考虑设为500℃以上800℃以下。另外，作为前碳化处理时间，从生产率以及作为碳纤维的强度显现性的观点考虑优选为0.6分钟以上3分钟以下。

接着，作为图9所示的2根辊(120以及121)，使用配置于碳化炉(53)的前后(入口侧和出口侧)各一根的相互平行的碳化炉入口侧辊(115)和碳化炉出口侧辊(116)，从而可在碳化炉内(53)进行片材状前碳化纤维束的行走间距的变更。该2根辊(115以及116)可分别与由前碳化工序获得的在横向一列上排列的多个前碳化纤维束的行走方向垂直、且与这些纤维束所形成的平面平行地配置。

将纤维束行走间距变更时，考虑碳化炉的生产率和分解物对品质造成的影响，形成为将碳化炉加热处理部(53a)的入口处的纤维束的行走间距设为P13、将碳化炉加热处理部(53a)的出口处的纤维束的行走间距设为P14时，成为0.40≤(P14/P13)≤0.90的范围内。更优选为0.50≤(P14/P13)≤0.85的范围。

碳化炉加热处理部(53a)的入口以及出口处的纤维束的行走间距(P13以及P14)可使用与上述的P11以及P12同样的计算式而算出。此时，如图8所示，p1、p2以及a~c分别对应于p3、p4以及d~f。

予以说明，行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与2根辊(115以及116)的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度θ13优选设为0.1°＜θ13＜3.0°的范围内。在最大倾斜角度大于0.1°的情况下，可容易防止辊(115)与(116)之间的距离变长，可容易防止碳化炉的长度变长。在最大倾斜角度小于3.0的情况下可容易防止捻搓产生。进一步，最大倾斜角度θ13更加优选设为0.3°＜θ13＜2.5°的范围。

行走于碳化炉内的纤维束的行走间距的变更方法可使用与在前述的前碳化炉内的方法同样的方法。

对于片材状前碳化纤维束，在碳化炉入口侧辊(115)处根据需要进行再排布后，从碳化炉(53)的纤维束投入口投入于碳化炉(53)。碳化炉(53)内形成为非活性气体气氛。将片材状前碳化纤维束在碳化炉加热处理部(53a)内进行碳化处理，并且根据需要而一边使行走间距变窄一边行走，然后出了碳化炉(53)，在碳化炉出口侧辊(116)处根据需要变更了行走间距的状态下成为再排布了的片材状碳化纤维束。

予以说明，碳化炉加热处理部可包含温度可调整的多个区块。加热处理部(53a)的温度优选从高于前碳化炉的最高处理温度的温度缓慢提高，使最高处理温度为1000℃以上。作为碳化炉加热处理部(53a)内的温度，从强度显现性的观点考虑优选为1200℃以上1800℃以下。作为碳化处理时间，从生产率及强度显现性的观点考虑优选为0.6分钟以上3分钟以下。

在碳化炉(53)完成了热处理的片材状碳化纤维束，根据需要按照纤维束不氧化的方式而连续地通过炉内充满了超过2000℃的非活性气体气氛的石墨化炉(54)、更具体而言、石墨化炉加热处理部(54a)，可转化为石墨化纤维束。

予以说明，片材状碳化纤维束中的各碳化纤维束的行走位置可通过设置于石墨化炉(54)的外部的辊(117以及118)而控制。在图6中，在石墨化工序中没有变更纤维束的行走间距，因此石墨化炉(54)的入口侧辊(117)上的行走间距与出口侧辊(118)上的行走间距相同。

通过这样操作而获得的碳化或石墨化纤维束通过在历来公知的电解液中实施电解氧化处理，或实施气相或在液相中的氧化处理，从而可提高复合材料的碳纤维或石墨化纤维与基体树脂的亲和性、粘接性。进一步，可根据需要通过历来公知的方法而赋予施胶剂。另外，可根据需要而使用设置用于控制加热处理中的纤维束的张力的导丝辊等历来公知的方法。

实施例

以下通过实施例来更具体说明第一发明，但是第一发明的碳纤维束的制造方法不限定于此。

(实施例1)

在实施例1中，使用具有图1所示的构成的装置而制造了碳纤维。予以说明，纤维束块体数与图1不同。另外，在实施例1~12和比较例1~3中，位于行走于该2根辊之间的各纤维束块体内的两端的纤维束相对于与图2至图4所示的辊(21)以及辊(22)的轴正交的面的倾斜角设为相同角度，将该角度设为最大倾斜角(θ1)。进一步，在实施例1~12和比较例1~3中，位于行走于角度可调整的辊间(23~24)的片材状纤维束的两端的纤维束块体相对于与辊(22)以及辊(25)的轴正交的面的倾斜角设为相同角度，将该角度设为最大倾斜角(θ2)。

预氧化工序

通过设置于循环有230~270℃的热风的预氧化炉(1)的左右的辊组，使将100根单丝纤度为0.8dTex、细丝数（フイラメント）24000的丙烯酸系前体纤维束以10mm间距(P1：10mm)而相等间隔地排列在带有槽的导辊上而得到的片材状前体纤维束(11)反复通过预氧化炉内，进行50分钟的预氧化处理，制成了片材状预氧化纤维束(12)。

行走间距变更工序-1

(工序a)

将出了预氧化炉(1)而在横向一列上平行地行走的100根纤维束分割为8个块体，使用相互平行配置的2根辊(扁平辊(21-1)以及带槽辊(22-1))，对于8个纤维束块体的每个，将纤维束块体内的纤维束行走间距变更为9mm。予以说明，带槽辊(22-1)以9mm间距而相等间隔地刻印着槽，按照扁平辊(21-1)与带槽辊(22-1)的距离为1m的方式配置。此时，位于行走于该2根辊之间的各纤维束块体内的两端的纤维束相对于与扁平辊(21-1)以及带槽辊(22-1)的轴正交的面的倾斜角(θ1-1)都为0.4度。

(工序b)

对于将前述各纤维束块体内的纤维束行走间距变更为9mm的8个纤维束块体，利用图2和3所示的辊配置，按照使相邻的纤维束块体间的间隔变窄而使全部的纤维束的行走间距为9mm的方式进行变更。更具体而言，使用配备于第一对辊(带槽辊(22-1)以及扁平辊(25-1))之间的角度可调整的多个第二对辊(扁平辊(23-1)和扁平辊(24-1))，使相邻的纤维束块体彼此更加接近。予以说明，分别构成第一对辊以及第二对辊的2根辊相互平行地配置。另外，按照扁平辊(23-1)与扁平辊(24-1)的距离都为1m的方式配置。

此时，位于行走于角度可调整的扁平辊间(23-1~24-1)的分割为8个的片材状纤维束的两端的纤维束块体相对于与带槽辊(22-1)以及扁平辊(25-1)的轴正交的面的倾斜角(θ2-1)都为3.0度。

通过以上的行走间距工序(工序a和b)，可获得纤维束行走间距从10mm(P1)变更为9mm(P2)的在横向一列上平行地行走的100根纤维束(行走间距9mm的片材状预氧化丝纤维束(12))。

前碳化工序

接着，将前述行走间距9mm的片材状预氧化纤维束(12)导入充满了氮的实质的加热部具有300~600℃的温度分布的前碳化炉(2)而进行2分钟的热处理，制成了片材状前碳化纤维束(13)。

行走间距变更工序-2

使用与前述的纤维束行走间距变更方法同样的方法，将出了前碳化炉(2)而在横向一列上平行地行走的片材状前碳化纤维束(13)的纤维束行走间距从9mm(P2)变更为5mm(P3)。此时，对于上述的工序(a)和(b)，使用包含同样的构成的辊(21-2~25-2)的辊组(5)来替代包含辊(21-1~25-1)的辊组(4)而进行纤维束的行走间距的变更。此时，按照扁平辊(21-2)与带槽辊(22-2)的距离成为1m的方式配置。此时，位于行走于该2根辊之间的各纤维束块体内的两端的纤维束相对于与扁平辊(21-2)以及带槽辊(22-2)的轴正交的面的倾斜角(θ1-2)都为1.4度。另外，按照扁平辊(23-2)与扁平辊(24-2))的距离都成为1m的方式配置。此时，位于行走于角度可调整的扁平辊(23-2)和(24-2)间的包含8个纤维束块体的片材状纤维束的两端的纤维束块体相对于与带槽辊(22-2)以及扁平辊(25-2)的轴正交的面的倾斜角(θ2-2)都为11度。

根据以上，可获得纤维束行走间距(P3)为5mm的在横向一列上平行地行走的100根纤维束(行走间距5mm的片材状前碳化纤维束(13))。

碳化工序

接着，将该纤维束行走间距制成为5mm(P3)的片材状前碳化纤维束(13)导入充满了氮的实质的加热部具有1000~1500℃的温度分布的碳化炉(3)而进行2分钟的热处理，制成了在横向一列上平行地行走的100根纤维束(片材状碳化纤维束(14))。进一步实施电解氧化表面处理、施胶处理，制成了碳纤维束。前述碳纤维束的品质良好。

予以说明，表1所示的碳纤维束的生产率以及品质基于以下基准而判定。

生产率

○：P3/P1≤0.8、即、相对于预氧化炉1的宽度而言可削减20%以上的碳化炉3的宽度。

×：0.8＜P3/P1、即、相对于预氧化炉1的宽度而言仅可削减不足20%的碳化炉3的宽度。

品质

○：碳纤维的品位优异并且完全没有问题。

△：碳纤维的品位稍微变差但是没有问题。

×：碳纤维的品位上成为问题。

(实施例2)

将行走间距变更工序-1以及-2的纤维束块体数变更为5个块体，使θ1-1都变更为0.6度，使θ1-2都变更为2.3度。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

(实施例3)

将扁平辊(23-1)与扁平辊(24-1)的距离都变更为0.75m，将θ2-1都变更为4度。另外，将扁平辊(23-2)与扁平辊(24-2)的距离都变更为0.75m，将θ2-2都变更为15度。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

(实施例4)

将行走间距变更工序-1以及-2的纤维束块体数变更为4个块体，将θ1-1都变更为0.7度。将扁平辊(23-1)与扁平辊(24-1)的距离都变更为0.5m，将θ2-1都变更为6度。另外，将出了前碳化炉(2)而在横向一列上平行地行走的片材状前碳化纤维束(13)的变更后的行走间距、即、碳化工序中的行走间距(P3)变更为7mm。进一步，将扁平辊(23-2)与扁平辊(24-2)的距离都变更为0.5m。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

(实施例5)

将行走间距变更工序-1的纤维束块体数变更为5个块体，将片材状预氧化纤维束(12)的变更后的行走间距、即、前碳化工序中的纤维束的行走间距(P2)变更为8mm。另外，将θ1-1都变更为1.1度，将θ2-1都变更为6度。进一步，将碳化工序中的纤维束的行走间距(P3)变更为8mm，在实施例5中，不进行行走间距变更工序-2，以原样的行走间距将由前碳化工序获得的片材状前碳化纤维束(13)供给于碳化工序。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

(实施例6)

将前碳化工序中的纤维束的行走间距(P2)变更为10mm，在实施例6中，不进行行走间距变更工序-1，以原样的行走间距将由预氧化工序获得的片材状预氧化纤维束(12)供给于前碳化工序。

另外，将行走间距变更工序-2中的、出了前碳化炉(2)而在横向一列上平行地行走的片材状前碳化纤维束(13)的分割的块体数变更为5个块体，将θ1-2都变更为1.7度，将θ2-2都变更为9度。进一步，将碳化工序中的纤维束的行走间距(P3)变更为7mm。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

(比较例1)

将片材状预氧化纤维束(12)的变更后的行走间距、即、前碳化工序中的纤维束的行走间距(P2)变更为7mm。另外，将θ1-1都变更为1.1度，将θ2-1都变更为9度。进一步，将碳化工序中的纤维束的行走间距(P3)变更为7mm，在比较例1中，不进行行走间距变更工序-2，以原样的行走间距将由前碳化工序获得的片材状前碳化纤维束(13)供给于碳化工序。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。予以说明，在比较例1的条件下，在片材状预氧化纤维束(12)的纤维束行走间距变更时(行走间距变更工序-1时)在带槽辊(22-1)中发生单丝断线，无法获得良好的品质的碳纤维束。

(比较例2)

将片材状前碳化纤维束(13)的变更后的行走间距、即、碳化工序中的纤维束的行走间距(P3)变更为3mm。另外，将θ1-2都变更为2.1度，将θ2-2都变更为17度。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。予以说明，在比较例2的条件下，在片材状前碳化纤维束(13)的纤维束行走间距变更时(行走间距变更工序-2时)在带槽辊(22-2)中发生单丝断线，无法获得良好的品质的碳纤维束。

(比较例3)

不变更纤维束行走间距(不进行行走间距变更工序-1以及-2，以原样的行走间距将由预氧化工序获得的片材状预氧化纤维束(12)供给于前碳化工序，以原样的行走间距将由该前碳化工序获得的片材状前碳化纤维束(13)供给于碳化工序)，前碳化炉以及碳化炉使用了与预氧化炉相同的宽度的物体，除了这点以外，在与实施例1同样的条件下进行了碳纤维束的制造。在比较例3的条件下，虽然可获得碳纤维束的品质为良好的碳纤维束，但是用宽度为必需量以上的宽广的碳化炉进行碳化，因此与实施例相比生产率降低了。

(实施例7)

分别进行了以下的行走间距变更工序-3和4来替代行走间距变更工序-1和2，除此以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。

行走间距变更工序-3

使用图5所示那样的2根带槽辊(以10mm间距以及9mm间距而分别相等间隔地刻印出槽而得到的2根带槽辊)，将出了预氧化炉(1)而在横向一列上平行地行走的100根纤维束的行走间距(P1：10mm)变更为9mm(P2)。予以说明，该2根带槽辊间的距离设为了1m。由此，可获得在横向一列上平行地行走的行走间距9mm的100根纤维束(行走间距9mm的片材状预氧化丝纤维束)。

行走间距变更工序-4

使用与使用了上述2根带槽辊的行走间距变更方法同样的方法，将出了前碳化炉(2)而在横向一列上平行地行走的片材状前碳化纤维束的纤维束行走间距从9mm(P2)变更为5mm(P3)。此时，2根带槽辊(以9mm间距以及5mm间距而分别相等间隔地刻印出槽而得到的2根带槽辊)间的距离为4m。由此，可获得纤维束行走间距(P3)为5mm的在横向一列上平行地行走的100根纤维束(行走间距5mm的片材状前碳化纤维束)。

在实施例7的条件下，在纤维束行走间距变更时在带槽辊(图5所说的符号27的带槽辊)中发生少许捻搓，与实施例1至6进行比较时，则碳纤维束的品质稍稍降低了，但是相对于比较例而言是良好的品质。

(实施例8)

将行走间距变更工序-1以及-2的纤维束块体数变更为3个块体，将θ1-1都变更为1.0度。另外，将θ1-2都变更为3.8度。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。予以说明，在实施例8的条件下，在纤维束行走间距变更时(行走间距变更工序-2时)在带槽辊(22-2)中发生少许捻搓，与实施例1至6进行比较时，则碳纤维束的品质稍稍降低了，但是相对于比较例而言是良好的品质。

(实施例9)

将扁平辊(23-1)与扁平辊(24-1)的距离都变更为0.5m，将θ2-1都变更为6度。另外，将扁平辊(23-2)与扁平辊(24-2)的距离都变更为0.5m，将θ2-2都变更为22度。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。予以说明，在实施例9的条件下在纤维束行走间距变更时(行走间距变更工序-2时)在扁平辊(23-2以及24-2)中发生少许捻搓，与实施例1至6进行比较时则碳纤维束的品质稍稍降低了，但是相对于比较例而言是良好的品质。

(实施例10)

将丙烯酸系前体纤维束的根数变更为600根。另外，将行走间距变更工序-1的相互平行配置的2根辊(扁平辊(21-1)以及带槽辊(22-1))的距离变更为9m，将θ1-1变更为0.2°，另外，将扁平辊(23-1)与扁平辊(24-1)的距离设为与实施例1同样的1m，将θ2-1变更为17°。进一步将行走间距变更工序-2的扁平辊(21-2)与带槽辊(22-2)的距离变更为9m并且将θ1-2变更为1.0°，将扁平辊(23-2)与扁平辊(24-2)的距离变更为5m并且将θ2-2变更为13°。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

(实施例11)

将丙烯酸系前体纤维束的根数变更为600根。另外，将行走间距变更工序-1的相互平行配置的2根辊(扁平辊(21-1)以及带槽辊(22-1))的距离变更为12m，将θ1-1变更为0.2°，另外，将扁平辊(23-1)与扁平辊(24-1)的距离设为与实施例1同样的1m，将θ2-1变更为17°。进一步将行走间距变更工序-2的扁平辊(21-2)与带槽辊(22-2)的距离变更为12m并且将θ1-2变更为0.7°，将扁平辊(23-2)与扁平辊(24-2)的距离变更为5m并且将θ2-2变更为13°。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

(实施例12)

将丙烯酸系前体纤维束的根数变更为600根。另外，将行走间距变更工序-1的相互平行配置的2根辊(扁平辊(21-1)以及带槽辊(22-1))的距离变更为15m，将θ1-1变更为0.1°，另外，将扁平辊(23-1)与扁平辊(24-1)的距离设为与实施例1同样的1m，将θ2-1变更为17°。进一步将行走间距变更工序-2的扁平辊(21-2)与带槽辊(22-2)的距离变更为15m并且将θ1-2变更为0.6°，将扁平辊(23-2)与扁平辊(24-2)的距离变更为5m并且将θ2-2变更为13°。除了这些以外，与实施例1同样地操作而制作出碳纤维束。所获得的碳纤维束的品质良好。

将以上的实施例、比较例中的评价结果示于表1。表1

以下通过实施例来更具体说明第二发明以及第三发明，但本发明的碳纤维束的制造方法不限定于此。予以说明，在实施例13~20和比较例4~7中，位于行走于该2根辊之间的片材状纤维束的两端的纤维束相对于与图6至图8所示的前碳化炉入口侧辊(113)以及出口侧辊(114)的轴正交的面的倾斜角度设为相互相同的角度，将该角度设为最大倾斜角度(θ11)。进一步，在实施例13~20和比较例4~7中，位于行走于该2根辊之间的片材状纤维束的两端的纤维束相对于与图6至图8所示的碳化炉入口侧辊(115)以及出口侧辊(116)的轴正交的面的倾斜角度设为相互相同的角度，将该角度设为最大倾斜角度(θ13)。

(实施例13)

通过设置于循环有230~270℃的热风的预氧化炉(51)的左右的折回辊组(119)，使将50根单丝纤度为0.8dTex、细丝数24000的丙烯酸系前体纤维束以10mm间距而相等间隔地排列在带有槽的辊(111)上而得到的片材状前体纤维束进行Z字形行走从而进行50分钟的预氧化处理，制成了片材状预氧化纤维束。予以说明，在预氧化炉内，没有进行纤维束的行走间距的变更。

利用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉入口侧辊(113)和以8mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉出口侧辊(114)，将出了预氧化炉(51)而在横向一列上平行地行走的片材状预氧化纤维束一边在前碳化炉(2)内将行走间距变更一边在充满了氮的前碳化炉加热处理部(52a)具有300~600℃的温度分布的前碳化炉(52)内进行2分钟的热处理，制成了片材状前碳化纤维束。

予以说明，通过几何学计算而算出的前碳化炉加热处理部(52a)的入口处的纤维束的行走间距P11为9.9mm，出口处的纤维束的行走间距P12为8.1mm。将用于计算的参数示于表2。

此时，位于片材状前碳纤维束的两端的纤维束相对于与前碳化炉入口侧辊(113)的轴方向正交的面的倾斜角度θ11为0.7度。

接着，将片材状前碳化纤维束导入充满了氮的碳化炉加热处理部(53a)具有1000~1500℃的温度分布的碳化炉(53)而进行2分钟的热处理，制成了片材状碳化纤维束。予以说明，在碳化炉内不进行纤维束的行走间距的变更，纤维束以8mm间距使纤维束行走。进一步实施电解氧化表面处理、施胶处理，制成了碳纤维束。该碳纤维束的品质良好，生产率也良好。予以说明，碳纤维束的品质以及生产率基于以下基准而判定。

生产率

○：碳化炉的生产率相对于不变更行走间距的情况而言提高10%以上。

×：碳化炉的生产率相对于不变更行走间距的情况的提高不足10%。

品质

○：碳纤维的品位优异并且完全没有问题。

△：碳纤维的品位稍微变差但是没有问题。

×：碳纤维的品位上成为问题。

(实施例14)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉入口侧辊(113)和以6mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉出口侧辊(114)，在前碳化炉内(2)将片材状预氧化纤维束的行走间距变更，除了设为这些条件以外，在与实施例13同样的条件下进行了碳纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内以及碳化炉内，不进行纤维束的行走间距的变更，分别以10mm间距以及6mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的前碳化炉加热处理部(52a)的入口处的纤维束的行走间距P11为9.8mm，出口处的纤维束的行走间距P12为6.2mm。另外，位于片材状前碳纤维束的两端的纤维束相对于与前碳化炉入口侧辊(113)的轴方向正交的面的倾斜角度θ11为1.3度。所获得的碳纤维束的品质良好，生产率也良好。

(实施例15)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉入口侧辊(113)和以4mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉出口侧辊(114)，在前碳化炉内(52)将片材状预氧化纤维束的行走间距变更，除了设为这些条件以外，在与实施例13同样的条件下进行了碳纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内以及碳化炉内，不进行纤维束的行走间距的变更，分别以10mm间距以及4mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的前碳化炉加热处理部(52a)的入口处的纤维束的行走间距P11为9.7mm，出口处的纤维束的行走间距P12为4.3mm。另外，位于片材状前碳纤维束的两端的纤维束相对于与前碳化炉入口侧辊(113)的轴方向正交的面的倾斜角度θ11为2.0度。所获得的碳纤维束的品质良好，生产率也良好。

(实施例16)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉入口侧辊(113)和以5mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉出口侧辊(114)，在前碳化炉(52)内将片材状预氧化纤维束的行走间距变更，除了设为这样的条件以外，在与实施例13同样的条件下进行了碳纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内以及碳化炉内，不进行纤维束的行走间距的变更，分别以10mm间距以及5mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的前碳化炉加热处理部(52a)的入口处的纤维束的行走间距P11为9.5mm，出口处的纤维束的行走间距P12为5.5mm。另外，位于片材状前碳纤维束的两端的纤维束相对于与前碳化炉入口侧辊(113)的轴方向正交的面的倾斜角度θ11为3.1度。

所获得的碳纤维束的生产率为良好，与此相对，由于在一部分的纤维束产生捻搓而发现了品位的降低倾向，但是是没有问题的水平。

(比较例4)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉入口侧辊(113)和以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉出口侧辊(114)，在前碳化炉内(52)不进行片材状预氧化纤维束的行走间距的变更，除了设为这样的条件以外，在与实施例13同样的条件下进行了碳纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内以及碳化炉内也不进行纤维束的行走间距的变更，都以10mm间距使纤维束行走。所获得的碳纤维束的品质为良好，但是碳化工序中的生产率与实施例相比不充分。

(比较例5)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉入口侧辊(113)和以3mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的前碳化炉出口侧辊(114)，在前碳化炉内(52)将片材状预氧化纤维束的行走间距变更，除了设为这样的条件以外，在与实施例13同样的条件下进行了碳纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内以及碳化炉内，不进行纤维束的行走间距的变更，分别以10mm间距以及3mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的前碳化炉加热处理部(52a)的入口处的纤维束的行走间距P11为9.7mm，出口处的纤维束的行走间距P12为3.4mm。另外，此时，位于片材状前碳纤维束的两端的纤维束相对于与前碳化炉入口侧辊(113)的轴方向正交的面的倾斜角度θ11为2.3度。

在此条件下，由于产生认为是由于前碳化加热处理时产生的分解气体而导致的熔接现象、以及产生前碳化炉出口侧辊上的由于相邻的纤维束而导致的合丝，因而无法获得良好的品质的碳纤维束。

(实施例17)

通过设置于循环有230~270℃的热风的预氧化炉(51)的左右的折回辊组(119)，使将50根单丝纤度为0.8dTex、细丝数24000的丙烯酸系前体纤维束以10mm间距而相等间隔地排列在带有槽的辊(111)上而得到的片材状前体纤维束进行Z字形的行走而进行50分钟的预氧化处理，制成了片材状预氧化纤维束。予以说明，在预氧化炉内，没有进行纤维束的行走间距的变更。

在不变更出了预氧化炉(51)而在横向一列上平行地行走的片材状预氧化纤维束的行走间距的条件下，在10mm间距的状态下行走，在充满了氮的前碳化炉加热处理部(52a)具有300~600℃的温度分布的前碳化炉(52)内进行2分钟的热处理，制成了片材状前碳化纤维束。

接着，通过以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉入口侧辊(115)和以6mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉出口侧辊(116)，将出了前碳化炉(52)而在横向一列上平行地行走的片材状前碳化纤维束一边在碳化炉(53)内将行走间距变更一边在充满了氮的碳化炉加热处理部(53a)具有1000~1500℃的温度分布的碳化炉(53)内进行2分钟的热处理，制成了片材状碳化纤维束。

通过几何学计算而算出的碳化炉加热处理部(53a)的入口处的纤维束的行走间距P13为9.8mm，出口处的纤维束的行走间距P14为6.2mm。将用于计算的参数示于表3。

另外，此时，位于片材状碳化纤维束的两端的纤维束相对于与碳化炉入口侧辊(115)的轴方向正交的面的倾斜角度θ13为1.3度。

接着，将片材状碳化纤维束导入充满了氮的石墨化炉加热处理部(54a)具有1500~2500℃的温度分布的石墨化炉(54)而进行2分钟的热处理，制成了片材状石墨化纤维束。予以说明，在石墨化炉内，不变更纤维束的行走间距，以6mm间距使纤维束行走。进一步实施电解氧化表面处理、施胶处理，制成了石墨化纤维束。该石墨化纤维束的品质良好，生产率也良好。予以说明，石墨化纤维束的品质以及生产率基于以下基准而判定。

生产率

○：石墨化炉的生产率相对于不变更行走间距的情况而言提高10%以上。

×：石墨化炉的生产率相对于不变更行走间距的情况的提高不足10%。

·品质

○：石墨纤维的品位优异并且完全没有问题。

△：石墨纤维的品位稍微变差但是没有问题。

×：石墨纤维的品位上成为问题。

(实施例18)

使用以8mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉入口侧辊(115)和以5mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉出口侧辊(116)，在碳化炉内(3)将在与实施例13同样的条件下制作的片材状前碳化纤维束的行走间距变更，除了设为这些条件以外，在与实施例17同样的条件下进行了石墨化纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内、以及石墨化炉内，不进行纤维束的行走间距的变更，在预氧化炉内以10mm间距使纤维束行走，在石墨化炉内以5mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的碳化炉加热处理部(53a)的入口处的纤维束的行走间距P13为7.9mm，出口处的纤维束的行走间距P14为5.2mm。另外，此时，位于片材状碳化纤维束的两端的纤维束相对于与碳化炉入口侧辊(115)的轴方向正交的面的倾斜角度θ13为1.0度。所获得的石墨化纤维束的品质良好，生产率也良好。

(实施例19)

使用以6mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉入口侧辊(115)和以4mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉出口侧辊(116)，在碳化炉内(53)将在与实施例14同样的条件下制作的片材状前碳化纤维束的行走间距变更，除了设为这些条件以外，在与实施例17同样的条件下进行了石墨化纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内、以及石墨化炉内，不进行纤维束的行走间距的变更，在预氧化炉内以10mm间距使纤维束行走，在石墨化炉内以4mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的碳化炉加热处理部(53a)的入口处的纤维束的行走间距P13为5.9mm，出口处的纤维束的行走间距P14为4.1mm。另外，此时，位于片材状碳化纤维束的两端的纤维束相对于与碳化炉入口侧辊(115)的轴方向正交的面的倾斜角度θ13为0.7度。所获得的石墨化纤维束的品质良好，生产率也良好。

(实施例20)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉入口侧辊(115)和以5mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉出口侧辊(116)，在碳化炉(3)内将片材状前碳化纤维束的行走间距变更，除了设为这样的条件以外，在与实施例17同样的条件下进行了石墨化纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内、前碳化炉内以及石墨化炉内，不进行纤维束的行走间距的变更，在预氧化炉内以及前碳化炉内，以10mm间距使纤维束行走，在石墨化炉内以5mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的碳化炉加热处理部(53a)的入口处的纤维束的行走间距P13为9.5mm，出口处的纤维束的行走间距P14为5.5mm。另外，此时，位于片材状前碳纤维束的两端的纤维束相对于与碳化炉入口侧辊(115)的轴方向正交的面的倾斜角度θ13为3.1度。所获得的石墨化纤维束的生产率为良好，与此相对，由于在一部分的纤维束发生捻搓而发现了品位的降低，但是是没有问题的水平。

(比较例6)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉入口侧辊(115)和以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉出口侧辊(116)，在碳化炉内(53)不进行片材状前碳化纤维束的行走间距的变更，除了设为这样的条件以外，在与实施例17同样的条件下进行了石墨化纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内、前碳化炉内以及石墨化炉内也不进行纤维束的行走间距的变更，都以10mm间距使纤维束行走。所获得的石墨化纤维束的品质为良好，但是碳化工序中的生产率与实施例相比不充分。

(比较例7)

使用以10mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉入口侧辊(115)和以3mm间距而相等间隔地刻印出槽而得到的碳化炉出口侧辊(116)，在碳化炉内(53)将片材状前碳化纤维束的行走间距变更，除了设为这样的条件以外，在与实施例17同样的条件下进行了石墨化纤维束的制作。予以说明，在预氧化炉内、前碳化炉内以及石墨化炉内不进行纤维束的行走间距的变更，在预氧化炉内以及前碳化炉内以10mm间距使纤维束行走，在石墨化炉内以3mm间距使纤维束行走。

通过几何学计算而算出的碳化炉加热处理部(53a)的入口处的纤维束的行走间距P13为9.7mm，出口处的纤维束的行走间距P14为3.4mm。另外，此时，位于片材状碳纤维束的两端的纤维束相对于与碳化炉入口侧辊(115)的轴方向正交的面的倾斜角度θ13为2.3度。

在此条件下，由于产生碳化炉出口侧辊处的由相邻的纤维束而导致的合丝，无法获得良好的品质的碳纤维束。将以上的实施例、比较例中的评价结果示于表2、3。

表2

表2

表3

表3

符号说明

1预氧化炉，2前碳化炉，3碳化炉，4辊组，5辊组，11片材状前体纤维束，12片材状预氧化丝纤维束，13片材状前碳化丝纤维束，14片材状碳纤维束，21扁平辊，22带槽辊，23角度可调整的扁平辊，24角度可调整的扁平辊，25扁平辊，26带槽辊，27带槽辊，31分割前的片材状纤维束组，32纤维束块体内的最端部纤维束，B1~B3纤维束块体，θ1各块体内的纤维束相对于与扁平辊(21)以及带槽辊(22)的轴正交的面的最大倾斜角，θ2行走于角度可调整的扁平辊(23~24)之间的片材状纤维束内的纤维束块体的行走方向相对于与带槽辊(22)以及扁平辊(25)的轴正交的面的最大倾斜角，51预氧化炉，51a预氧化炉加热处理部，52前碳化炉，52a前碳化炉加热处理部，53碳化炉，53a碳化炉加热处理部，54石墨化炉，54a石墨化炉加热处理部，111预氧化炉入口侧辊，112预氧化炉出口侧辊，113前碳化炉入口侧辊，114前碳化炉出口侧辊，115碳化炉入口侧辊，116碳化炉出口侧辊，117石墨化炉入口侧辊，118石墨化炉出口侧辊，119折回辊

Claims (14)

1.一种碳纤维束的制造方法，其为包含如下工序的碳纤维束的制造方法：

以在横向一列上平行地排列的状态将多根前体纤维束在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序，

以在横向一列上平行地排列的状态将该预氧化纤维束在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序，

以在横向一列上平行地排列的状态将该前碳化处理纤维束在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序，

将预氧化工序中的纤维束的行走间距设为P1、将前碳化工序中的纤维束的行走间距设为P2、将碳化工序中的纤维束的行走间距设为P3时，满足

0.8≤P2/P1≤1.0   (1)

0.4≤P3/P1≤0.8   (2)。

2.根据权利要求1所述的碳纤维束的制造方法，其包含如下工序：

(a)对于由预氧化工序获得的预氧化纤维束以及由前碳化工序获得的前碳化处理纤维束中的至少一方的纤维束，对于2以上20以下的纤维束块体的每个，使纤维束块体内的纤维束的行走间距变得更小的工序，

(b)对于在工序(a)中使纤维束的行走间距变得更小了的全部的纤维束块体，使相邻的纤维束块体彼此更加接近的工序。

3.根据权利要求2所述的碳纤维束的制造方法，其中，在所述工序(a)中，为了使行走间距变小，使用带槽辊或梳型导丝器。

4.根据权利要求2所述的碳纤维束的制造方法，使用相互平行配置的2根辊而进行工序(a)。

5.根据权利要求2所述的碳纤维束的制造方法，其中，

在所述工序(a)中，为了使行走间距变小，至少使用相互平行配置的2根辊，

此时，除了使用该2根辊之外还使用梳型导丝器，或使用带槽辊作为该2根辊中的至少一方的辊。

6.根据权利要求2所述的碳纤维束的制造方法，其中，

使用相互平行配置的2根辊而进行工序(a)，此时，使行走于该2根辊之间的各纤维束块体内的纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的最大倾斜角大于0.1°、小于3.0°。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的碳纤维束的制造方法，其中，所述工序(a)中使用的相互平行配置的2根辊间的距离为750mm以上。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的碳纤维束的制造方法，其中，

使用配备于第一对辊之间的角度能够调整的多对第二对辊而进行工序(b)，并且，第一以及第二对辊都包含相互平行配置的2根辊，使行走于第二对辊之间的全部的纤维束块体相对于与构成第一对辊的2根辊的轴正交的面的倾斜角中的最大倾斜角小于20°。

9.一种碳纤维束的制造方法，其为包含如下工序的碳纤维束的制造方法：

以在横向一列上排列的状态将多个碳纤维前体纤维束在预氧化炉中在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序，

以在横向一列上排列的状态将该预氧化纤维束在前碳化炉中在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序，

以在横向一列上排列的状态将该前碳化处理纤维束在碳化炉中在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序，

将该前碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P11、将该前碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P12时，满足

0.40≤(P12/P11)≤0.90   (3)。

10.根据权利要求9所述的碳纤维束的制造方法，其中，

使用配置于该前碳化炉的入口侧和出口侧各1根的相互平行的2根辊而进行行走于该前碳化炉的加热处理部的纤维束的行走间距的变更，使行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度大于0.1°、小于3.0°。

11.根据权利要求9或10所述的碳纤维束的制造方法，其中，

将该碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P13、将该碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P14时，满足

0.40≤(P14/P13)≤0.90   (4)。

12.根据权利要求11所述的碳纤维束的制造方法，其中，

使用配置于该碳化炉的入口侧和出口侧各1根的相互平行的2根辊而进行行走于该碳化炉的加热处理部的纤维束的行走间距的变更，使行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度大于0.1°、小于3.0°。

13.一种碳纤维束的制造方法，其为包含如下工序的碳纤维束的制造方法：

以在横向一列上排列的状态将多个碳纤维前体纤维束在预氧化炉中在氧化性气体气氛下在200~300℃进行加热处理，制成预氧化纤维束的预氧化工序，

以在横向一列上排列的状态将该预氧化纤维束在前碳化炉中在非活性气体气氛下在500~800℃的最高处理温度进行加热处理，制成前碳化处理纤维束的前碳化工序，

以在横向一列上排列的状态将该前碳化处理纤维束在碳化炉中在非活性气体气氛下在1000℃以上的最高处理温度进行加热处理，制成碳纤维束的碳化工序，

将该碳化炉的加热处理部的入口处的纤维束的行走间距设为P13、将该碳化炉的加热处理部的出口处的纤维束的行走间距设为P14时，满足

0.40≤(P14/P13)≤0.90   (4)。

14.根据权利要求13所述的碳纤维束的制造方法，其中，

使用配置于该碳化炉的入口侧和出口侧各1根的相互平行的2根辊而进行行走于该碳化炉的加热处理部的纤维束的行走间距的变更，使行走于该2根辊之间的在横向一列上排列的多个纤维束相对于与该2根辊的轴方向正交的面的倾斜角度中的最大倾斜角度大于0.1°、小于3.0°。

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