CN111263834B

CN111263834B - 碳纤维束及其制造方法

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Publication number: CN111263834B
Application number: CN201880068523.6A
Authority: CN
Inventors: 斋藤大祐; 石尾桂一; 伊原康树
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2038-10-16
Also published as: EP3705610A4; CN111263834A; EP3705610A1; US20200385892A1; JP6575696B1; KR20200040797A; JPWO2019087766A1; WO2019087766A1; KR102142368B1; TW201923183A

Abstract

本发明的目的是提供能够得到在复合材料的成型时纱线形状的稳定性优异、拉伸强度高的碳纤维复合材料的碳纤维束及其制造方法。用于达成该目的的本发明的碳纤维束，是含浸树脂的股线拉伸弹性模量为265～300GPa、含浸树脂的股线拉伸强度为6.0GPa以上、结节强度为820N/mm²以上、单纤维数为30000根以上、平均可撕裂距离为600～850mm的碳纤维束，在说明书记载的条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度变动率为8％以下，并且，具有相对于在说明书记载的条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度平均值为75％以下的纱线宽度的部分为4处/1000m以下。

Description

碳纤维束及其制造方法

技术领域

本发明涉及具有优异的拉伸强度、特别是适于利用纤维缠绕(以下简称为FW)成型法将碳纤维复合材料(以下有时简称为复合材料)成型的碳纤维束及其制造方法。

背景技术

碳纤维具有优异的机械特性，特别是比强度、比弹性模量高的特征。因此，广泛用于航空宇宙用途、休闲用途、汽车等一般产业用途，其成形方法也进行了各种开发。其中，FW成型法由于其优异的成型性和得到的复合材料的特性而被广泛应用于碳纤维。特别是近年来受到关注的天然气汽车等的燃料用容器中，为了得到轻量且高性能的特性，开始使用以碳纤维作为加强纤维并通过FW成型法成型的材料。而且近年来，如设想将氢气填充用于燃料电池的压缩氢气容器用途那样，对在比以前更高的压力下使用的适合FW成型用途的碳纤维的要求越来越高。

例如，在压缩氢气容器中，使用压力为50～100MPa，相对于以往的压缩天然气容器中为20～30MPa左右而言较高。特别是在用于汽车用途的压缩氢气容器中，为了增加汽车的可行驶距离，期望容器的轻量化。因此，通过使用高强度的碳纤维复合材料来减少使用量，从而实现轻量化。因此，对于用于上述用途的碳纤维复合材料，期望高强度及其稳定性的提高、FW成型时的均匀性的提高。

一般而言，为了作为复合材料表现出优异的拉伸强度，碳纤维束的拉伸强度、拉伸弹性模量高是重要的。因此，对于重视优异的机械特性的用途，主要生产单纤维(长丝)数小于30000根的碳纤维束。

在碳纤维这样的脆性材料中，根据格里菲斯公式，通过减小碳纤维的缺陷尺寸或提高碳纤维的断裂韧性值，能够提高碳纤维束的拉伸强度。特别是碳纤维的断裂韧性值的改善，在不依赖于碳纤维的缺陷尺寸的状态而能够提高碳纤维束的拉伸强度的方面是有效的(专利文献1)。进而，碳纤维的断裂韧性值的改善在能够有效地提高使用其得到的碳纤维复合材料的拉伸强度、减少使复合材料的拉伸强度降低的绒毛方面也是有效的。

迄今为止，作为提高碳纤维束的拉伸强度和弹性模量的方法，提出了在阻燃化工序中通过使用温度不同的多个炉来使阻燃化温度高温化的方法、在由多个炉构成的阻燃化炉中使通过了各炉的碳纤维前体纤维根据其密度而伸长的方法(专利文献2～5)。另外，提出了将阻燃化工序的温度控制区域数设为2～3，进行赋予区域间的温度差的温度控制的方法(专利文献6)。

另外，提出了生产率优异的单纤维数多的碳纤维束(专利文献7～9)。

进而，提出了反映纤维轴方向以外的机械性能、在准各向同性材料中表现出充分的机械性能的结节强度高的碳纤维束(专利文献10)。

关于拉伸强度的稳定性，提出了通过在碳纤维前体纤维中选择特定的共聚成分来提高拉伸强度的稳定性的技术(专利文献11)。

FW成型法原本是适用于玻璃纤维的方法，如果直接使用以往的碳纤维束，则由于每根碳纤维股线的单纤维多，股线的纱线形状、具体而言是纱线宽度的变化会对成型品的品质、复合特性产生大的影响。另一方面，为了缩短复合材料的成型时间，期望总纤度大的多单纤维的碳纤维束，提出了单纤维多而解舒(退绕)时的纱线宽度稳定的纤维束(专利文献9)。

在先技术文献

专利文献1：国际公开第97/45576号

专利文献2：日本特开昭58-163729号公报

专利文献3：日本特开平6-294020号公报

专利文献4：日本特开昭62-257422号公报

专利文献5：日本特开2013-23778号公报

专利文献6：日本特开2012-82541号公报

专利文献7：日本特开2005-113296号公报

专利文献8：日本特开2005-60871号公报

专利文献9：日本特开2012-154000号公报

专利文献10：日本特开2015-96664号公报

专利文献11：日本特开2015-71722号公报

发明内容

提高碳纤维的断裂韧性值是重要的，为了提高断裂韧性值，本质上碳纤维的微细结构控制是重要的。专利文献1的方案，仅谋求通过控制硅酮油剂、单纤维纤度及内外结构差，控制碳纤维的表面缺陷或控制微细结构分布来改善物性，而并非谋求微细结构本身的改善。

专利文献2的方案，使阻燃化工序的温度控制区域数为2～3，在各区域中要尽量在高温下进行处理，但该处理时间需要44～60分钟的时间，没有达到碳纤维的微细结构区域的控制。专利文献3的方案，通过将阻燃化工序的温度控制区域数设为2～3，延长高温区域的热处理时间，从而进行短时间的阻燃化，因此高温下的阻燃化时间长，未充分进行阻燃化初期的纤维的结构控制。专利文献4的方案，为了设定多段在阻燃化炉中的伸长程度、或缩短阻燃化时间，需要3～6个炉，但尚未达到能够令人满意的碳纤维的微细结构控制。专利文献5的方案，在使阻燃化工序中途的纤维比重为1.27以上之后，在280℃～400℃下进行10～120秒热处理，但仅使最终阶段高温化并没有达到能够令人满意的碳纤维的微细结构控制。专利文献6的方案，将第1阻燃化炉后的阻燃丝比重控制在1.27以上，但并未达到能够令人满意的微细结构控制。

专利文献7的方案，由孔数多的喷丝头进行湿式纺丝，控制制丝工序的拉伸比率，但含浸树脂的股线拉伸强度的水平低，无法得到显示出优异的拉伸强度的复合材料。专利文献8的方案，虽然是有效地使单纤维数多的碳纤维前体纤维束阻燃化的方法，但是含浸树脂的股线拉伸强度的水平低，无法得到显示出优异的拉伸强度的复合材料。

专利文献9的方案，单纤维数量多而解舒时的纱线宽度稳定，因此在用于FW成型方面优异，但是没有进行像控制碳纤维束的断裂韧性值那样的微细结构控制，也没有提及结节强度及其变动系数。

专利文献10的方案，对通过主要调整碳纤维束的表面处理和上胶剂而使结节强度高进行了说明，但没有提及碳纤维束的单纤维数，在实施例中也是24000根。为了提高作为碳纤维束的均匀性，如果增加碳纤维束的单纤维数，则结节强度降低，因此无法兼顾碳纤维束的单纤维数和结节强度。

专利文献11的方案，虽然对降低含浸树脂的股线拉伸强度的参差变动进行了说明，但没能得到强度水平低、表现出优异的拉伸强度的复合材料。

本发明为了解决上述课题，其目的在于提供一种碳纤维束及其制造方法，所述碳纤维束能够得到复合材料成型时的纱线形状的稳定性优异、拉伸强度高的碳纤维复合材料。

本发明人发现了如下方法，从而完成了本发明，即、使单纤维数增加，大幅提高生产效率，并且通过热处理的均匀化、单纤维的断裂韧性值的提高、纤维束的交织的控制，得到高拉伸强度化、高品位化至以往的碳纤维束所不能达到的水平的碳纤维束。

为达成上述目的，本发明的炭纤维束具有以下特征。

即、一种碳纤维束，是含浸树脂的股线拉伸弹性模量为265～300GPa、含浸树脂的股线拉伸强度为6.0GPa以上、结节强度为820N/mm²以上、单纤维数为30000根以上、且平均可撕裂距离为600～850mm的碳纤维束，在说明书记载的条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度变动率为8％以下，并且，具有相对于在说明书记载的条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度平均值为75％以下的纱线宽度的部分为4处/1000m以下。

该碳纤维束可通过具有以下工序的碳纤维束的制造方法而得到：

并丝工序，使用并丝引导件前辊和并丝引导件，将并丝引导件前辊与并丝引导件的距离设为进入并丝引导件的碳纤维前体纤维束的纱线间距的12倍以上进行并丝；

第1阻燃化工序，对在并丝工序中得到的单纤维数为30000根以上、平均可撕裂距离为400～800mm的聚丙烯腈系碳纤维前体纤维束进行8～25分钟阻燃化，直到红外光谱中的1453cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.98～1.10的范围为止；

第2阻燃化工序，对在第1阻燃化工序中得到的纤维束进行20～35分钟阻燃化，直到红外光谱中的1453cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.60～0.65的范围、并且红外光谱中的1254cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.50～0.65的范围为止；

预碳化工序，在最高温度为500～1200℃的惰性气氛中，将拉伸倍率设为1.00～1.10，对在第2阻燃化工序中得到的纤维束进行预碳化；以及

碳化工序，在最高温度为1000～2000℃的惰性气氛中，对在该预碳化工序中得到的纤维束进行碳化。

根据本发明，能够得到即使使用单纤维数多的碳纤维束，通过控制交织也能够得到复合材料成型时的纱线形状的稳定性优异、并且表现出优异的拉伸强度的高性能的碳纤维增强复合材料的碳纤维束。

附图说明

图1是表示平均可撕裂距离的测定方法的概略图。

图2是表示对碳纤维束解舒时的纱线形态进行测定的装置的概略图。虚线靠上段是从横向观察装置的图，虚线靠下段是从上方观察装置的图。

图3是表示通过并丝引导件进行的并丝工序的概略图。

具体实施方式

本发明的碳纤维束的单纤维数为30000根以上，优选为35000根以上。在通过FW制造复合材料时，生产率取决于纱线速度和单纤维数，因此通过单纤维数多，能够高效地制造复合材料。如果单纤维数为30000根以上，则在生产性的观点上能够满足。单纤维数的上限没有特别限定，但单纤维数越多，在阻燃化工序中由于纱线发热而引起的断丝越明显。因此，单纤维数优选为50000根以下。

本发明的碳纤维束，含浸树脂的股线拉伸弹性模量(也简称为股线弹性模量)为265～300GPa、优选为270～295GPa、更优选为275～290GPa。另外，在本发明中，所谓含浸树脂的股线拉伸弹性模量是指含浸树脂的股线拉伸试验中的拉伸弹性模量。如果股线弹性模量为265～300GPa，则股线弹性模量与股线强度的平衡优异，因此优选，特别是通过将股线弹性模量控制为275～290GPa，容易得到股线强度优异的碳纤维束。股线弹性模量可以通过后述的碳纤维束的股线拉伸试验中记载的方法求出。此时，将应变范围设为0.1～0.6％。碳纤维束的股线弹性模量主要可以通过在碳纤维束的制造工序中的任意热处理过程中对纤维束赋予张力、或改变碳化温度来控制。

本发明的碳纤维束的含浸树脂的股线拉伸强度(也简称为股线强度)为6.0GPa以上、优选为6.2GPa以上、更优选为6.4GPa以上。另外，在本发明中，所谓含浸树脂的股线拉伸强度是指含浸树脂的股线拉伸试验中的拉伸强度。如果股线强度为6.0GPa以上，则具有在使用碳纤维束制造复合材料时表现出良好的拉伸强度的潜力。股线强度可以通过后述的碳纤维束的股线拉伸试验中记载的方法求出。对于股线强度的上限没有特别限定，从生产率的观点出发，通常为7.0GPa左右。

另外，以股线强度的标准偏差与平均值之比([标准偏差]/[平均值])表示的变动系数[％]优选为4％以下，更优选为3.5％，进一步优选为2.5％以下。股线强度的变异系数的下限最优选为0.0％，但通常为1.0％左右。在通过FW成型制作压力容器时，由于会从股线强度的参差变动中强度最低的地方开始断裂，因此在股线强度的变动系数大的情况下，即使平均股线强度高，也不得不根据设想的强度最小值而增加碳纤维束的使用量。因此会导致罐的质量增加，但通过抑制股线强度的变动系数，能够抑制碳纤维束的使用量，能够实现复合材料的进一步轻量化。如果股线强度的变动系数为4％以下，则在使用碳纤维束制造复合材料时，能够得到拉伸强度随位置的参差变动小的良好的复合材料，能够抑制碳纤维束的使用量。另外，与股线强度有关的参数、即股线强度以及股线强度的变动系数可以通过使用后述的本发明的碳纤维束的制造方法来控制。

进而，本发明的碳纤维束在碳纤维束的中点部分形成结节部并进行束拉伸试验而得到的束拉伸强度(也简称为结节强度)为820N/mm²以上，优选为850N/mm²以上，更优选为900N/mm²以上。对于结节强度的上限没有特别限定，通常为1100N/mm²左右。该结节强度可以通过后述的碳纤维束的结节强度中记载的方法求出。结节强度是反映纤维轴方向以外的纤维束的力学性质的指标，在制造复合材料的过程时，会对碳纤维束施加弯曲方向的负荷。如果想要高效地制造复合材料而提高单纤维数，则容易产生绒毛而难以提高复合材料制造时的纱线速度，但通过结节强度高，即使在纱线速度高的条件下也能够得到品质良好的复合材料。在该结节强度为820N/mm²以上的情况下，在FW成型工序时，能够减少与引导件或辊的摩擦而产生的绒毛，提高纱线速度进行成型。为了提高该碳纤维束的结节强度，在后述的本发明的碳纤维束的制造方法中，特别是可以进行控制使阻燃化工序、预碳化工序中的结构参数在优选的范围内。

本发明的碳纤维束，由结节强度的标准偏差与平均值之比([标准偏差]/[平均值])表示的变动系数(％)优选为5％以下，更优选为4％以下，进一步优选为2％以下。结节强度的变动系数的下限最优选为0.0％，但通常为1.0％左右。在FW成型工序时，在结节强度的变动系数高的情况下，在结节强度的参差变动偏差大的部分有时结节强度局部变低，容易产生绒毛，难以提高复合材料的制造时的纱线速度，但通过抑制结节强度的变动系数，能够得到品质良好的复合材料。如果该结节强度的变动系数为5％以下，则能够充分抑制通常的FW成型工序中的起毛。结节强度的变动系数的下限没有特别限制，越低越能够有效地抑制绒毛，提高生产效率，但结节强度的变动系数为2％左右时绒毛抑制效果饱和，因此通过将结节强度的变动系数控制为2％以下，能够有效地抑制绒毛产生。结节强度的变动系数能够通过后述的碳纤维束的结节强度中记载的方法求出。另外，结节强度及其变动系数能够通过使用后述的本发明的碳纤维束的制造方法来控制。

本发明的碳纤维束，单纤维直径d(μm)与采用单纤维环法评价的即将断裂前的环宽W(μm)之比d/W、与股线弹性模量E(GPa)的乘积E×d/W优选为13.0GPa以上，更优选为13.3GPa以上，进一步优选为13.5GPa以上。所谓单纤维环法，是指通过使单纤维变形为环状，来调查赋予单纤维的变形与单纤维断裂或压曲等破坏行为之间的关系的方法。当使单纤维变形为环状时，在单纤维的内侧产生压缩变形，在外侧产生拉伸变形。由于在拉伸断裂之前会发生压缩弯曲，因此单纤维环法以往多被用作碳纤维束的单纤维压缩强度的试验方法，但通过评价断裂应变，也能够评价可以称为碳纤维束的可达到弯曲强度的值。即、d/W是与应变成比例的值，可以说该值与股线弹性模量E(详细情况后述)的乘积是相当于强度的值。即使仅提高碳纤维束的股线强度，有时也不能提高复合材料的拉伸强度，但通过提高该E×d/W，能够有效地提高复合材料的拉伸强度。对该E×d/W的上限没有特别限制，但将19.0GPa设为E×d/W的上限就足够了。另外，该参数可以通过采用后述的本发明的碳纤维束的制造方法来控制。

另外，本发明的碳纤维束，对20根单纤维进行评价得出的E×d/W值的威布尔曲线中的威布尔形状系数m优选为12以上，更优选威布尔形状系数m为15以上，进一步优选为17以上。威布尔曲线是为了评价强度分布而广泛使用的方法，可以通过威布尔形状系数m来了解分布的宽窄。在本发明中，威布尔曲线是从E×d/W的值小的开始如1、……、i、……、20那样标注编号，将纵轴设为ln(-ln(1-(i-0.5)/20)，将横轴设为ln(E×d/W)。这里ln是指自然对数。当通过最小二乘法对该曲线进行线性近似时，得到威布尔形状系数m作为其斜率。威布尔形状系数m越大，强度分布越窄，威布尔形状系数m越小，强度分布越宽。在通常的碳纤维束的情况下，通过单纤维拉伸试验评价得出的拉伸强度的威布尔形状系数m大多取5附近的值。这被解释为是由于大缺陷的尺寸分布。另一方面，虽然详细的理由未必明确，但在本发明的碳纤维束的情况下，E×d/W的威布尔形状系数m有意大于5附近，如果威布尔形状系数m为12以上，则大多数情况下能够制造具有优异的拉伸强度的复合材料。

本发明的碳纤维束优选单纤维直径d与采用单纤维环法评价的即将断裂前的环宽W之比d/W、与股线弹性模量E的乘积E×d/W为13.0GPa以上，E×d/W的威布尔曲线中的威布尔形状系数m为12以上。通过同时满足这两者，能够得到具有特别优异的拉伸强度的复合材料。

在本发明中，碳纤维束的平均可撕裂距离为600～850mm，优选为650～850mm，更优选为700～850mm。平均可撕裂距离是表示某个纤维束中的交织程度的指标。纤维束越是均匀地交织，平均可撕裂距离越短，在未交织或不均匀地交织的情况下，平均可撕裂距离越长。在碳纤维束上强烈地施加均匀的交织的情况下，能够提高数米级别的长试长度的碳纤维束强度。此外，当强烈地发生交织时，在FW成型加工中行进的纤维的纱线宽度的稳定性良好，并且能够得到具有稳定质量和复合特性的成型产品。因此，如果碳纤维束的平均可撕裂距离为850mm以下，则能够充分地向纤维间传递高张力，能够提高碳纤维束内的纤维校准定位，能够使制造复合材料时的应力传递更均匀，并且能够使FW成型加工时的行进的纤维的纱线宽度稳定。在碳纤维束的平均可撕裂距离小于600mm的情况下，形成应力集中点，在复合材料化时有可能导致拉伸强度降低。该碳纤维束的交织状态的实现方法，只要能够在上述数值范围内实现，则可以采用任何方法，特别优选采用对碳纤维束进行流体喷涂的处理。

本发明的碳纤维束，如上所述定义的将碳纤维束解舒时的纱线宽度变动率为8％以下，并且，具有相对于将碳纤维束解舒时的纱线宽度平均值为75％以下的纱线宽度的部分为4处/1000m以下。当纱线宽度变动率大时，成型品中碳纤维束不均匀存在，复合特性的参差变动增大，特别是在纤维少的部分有可能无法得到令人满意的特性，例如会为了满足拉伸强度需求特性而增加必要的碳纤维束的使用量，因此难以轻量化。通过抑制解舒时纱线宽度的变动，减少存在纱线宽度极窄的部分的点，能够得到具有稳定的复合特性的复合材料。如果纱线宽度变动率为8％以下，则能够得到令人满意的复合特性的稳定性。纱线宽度变动率更优选为6％以下，进一步优选为4％以下。另一方面，即使纱线宽度相对于解舒时的纱线宽度平均值为75％以下的部分为4处/1000m以下，也能够得到令人满意的复合特性的稳定性，更优选为3处/1000m以下，进一步优选为2处/1000m以下。

本发明的碳纤维束由于复合材料成型时的纱线形状的稳定性优异，因此能够得到拉伸强度高的碳纤维复合材料。另外，通过使用本发明的碳纤维束，容易得到拉伸强度高、且拉伸强度的参差变动小的碳纤维复合材料。

接着，对适于得到本发明的碳纤维束的制造方法进行说明。

作为供于碳纤维前体纤维束的制造的原料，优选使用聚丙烯腈系聚合物。另外，在本发明中，聚丙烯腈系聚合物是指至少丙烯腈成为聚合物骨架的主要构成成分的聚合物。主要构成成分通常是指占聚合物骨架的90～100质量％的构成成分。在碳纤维前体纤维束的制造中，从控制本发明规定的阻燃化处理的观点等出发，聚丙烯腈系聚合物优选含有共聚成分。

作为可用作共聚成分的单体，从促进阻燃化的观点出发，优选使用含有1种以上羧酸基或酰胺基的单体。例如，作为含有羧酸基的单体，可以举出丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸及它们的碱金属盐、以及铵盐等。另外，作为含有酰胺基的单体，可以举出丙烯酰胺等。

在碳纤维前体纤维束的制造中，作为聚丙烯腈系聚合物的制造方法，可以从公知的聚合方法中选择。

在制造碳纤维前体纤维束时，制丝方法可以使用干湿式纺丝法和湿式纺丝法中的任一种，但优选使用对所得到的碳纤维束的结节强度有利的干湿式纺丝法。制丝工序优选包括：采用干湿式纺丝法从纺丝喷嘴向凝固浴喷出纺丝原液进行纺丝的纺丝工序；在水浴中清洗在该纺丝工序中得到的纤维的水洗工序；将在该水洗工序中得到的纤维在水浴中进行拉伸的水浴拉伸工序；和对在该水浴拉伸工序中得到的纤维进行干燥热处理的干燥热处理工序，根据需要还包括对在该干燥热处理工序中得到的纤维进行蒸汽拉伸的蒸汽拉伸工序。另外，根据需要优选包括使碳纤维束的单纤维数一致的并丝工序。另外，也可以适当替换各工序的顺序。纺丝原液是将上述聚丙烯腈系聚合物溶解在二甲基亚砜、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺等聚丙烯腈可溶的溶剂中而得到的。

在上述凝固浴中，优选含有作为纺丝原液的溶剂使用的二甲基亚砜、二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺等溶剂以及凝固促进成分。作为凝固促进成分，可以使用不溶解上述聚丙烯腈系聚合物且与纺丝溶液中所使用的溶剂具有相溶性的物质。具体而言，优选使用水作为凝固促进成分。

作为上述水洗工序中的水洗浴，优选使用温度包括30～98℃的多个阶段的水洗浴。

另外，水浴拉伸工序中的拉伸倍率优选为2～6倍。

水浴拉伸工序后，为了防止单纤维之间的熔融粘着，优选对纤维束赋予包含硅酮等的油剂。该硅酮油剂优选使用改性硅酮，优选使用含有耐热性高的氨基改性硅酮的硅酮油剂。

干燥热处理工序可以利用公知的方法。例如，干燥温度可例示为100～200℃。

在上述水洗工序、水浴拉伸工序、油剂赋予工序、干燥热处理工序之后，根据需要进行蒸汽拉伸，由此得到适于得到本发明的碳纤维束的碳纤维前体纤维束。蒸汽拉伸优选在加压蒸汽中，拉伸倍率为2～6倍。

碳纤维前体纤维束的单纤维数优选与碳纤维束的单纤维数一致地为30000根以上，更优选为35000根以上。通过与碳纤维束的单纤维数一致，碳纤维束内的单纤维间的空隙、所谓的纱线断裂容易消失，碳纤维前体纤维束的单纤维数越多，越容易降低碳纤维束的物性偏差，因此例如在使用上述孔数为300～15000这样的比碳纤维束单纤维数少的喷丝头的情况下，优选在前体纤维束制造工序中具有并丝工序以使得与碳纤维束的单纤维数一致。

所述并丝工序中，为了得到具有规定的平均可撕裂距离的碳纤维，优选使用并丝引导件前辊和并丝引导件，将并丝引导件前辊与并丝引导件的距离设为进入并丝引导件的碳纤维前体纤维束的纱线间距的12倍以上进行并丝，更优选为14倍以上进行并丝。

另外，优选将碳纤维前体纤维束的平均可撕裂距离控制为400～800mm。通过将碳纤维前体纤维束的平均可撕裂距离控制在该范围，能够使制造碳纤维束时施加在纤维束内的张力在束内纤维间均匀化，例如能够在单纤维间均匀地保持由热处理引起的结晶取向变化，因此碳纤维束的品质偏差变小。为了控制碳纤维束的平均可撕裂距离，优选控制碳纤维前体纤维束的平均可撕裂距离。为了降低纤维束内的张力不均，平均可撕裂距离为800mm以下就足够了，越短越优选，能够均匀地进行纤维束的热处理。如果平均可撕裂距离小于400mm，则在纤维束内容易形成应力集中点。

为了控制为该平均可撕裂距离，可以将上述并丝引导件的位置如上述那样设置，另外，优选使其通过向纤维束吹送流体的第2并丝工序。

在此，所述并丝工序中使用的并丝引导件是指由多个辊构成，使2根以上的碳纤维前体纤维束一边旋转大致90°一边重叠成1束后，与辊接触多次，通过纤维束的折叠和扭转而使纤维束内的单纤维活动，并丝成1根碳纤维前体纤维束的引导件，例如图3所例示。所谓并丝引导件前辊15是指构成并丝引导件的辊组(并丝引导件第1辊16、并丝引导件第2辊18、并丝引导件第3辊19)中包含的、碳纤维前体纤维束17最初接触的并丝引导件第1辊16之前的前体纤维束制造工序上的辊，并且，并丝引导件前辊15与并丝引导件的距离L是指并丝引导件前辊15与并丝引导件第1辊16的中心间距。另外，进入的碳纤维前体纤维束17的纱线间距Y是指用直尺测定在并丝引导件前辊15上邻接移动的碳纤维前体纤维束17的中心间距而得到的值。

所述第2并丝工序是指进行对碳纤维前体纤维束吹送流体的处理的工序。作为所述第2并丝工序中使用的流体，可以使用气体、液体，但由于空气或氮气廉价，因此优选。另外，在利用流体的处理中，优选使用喷嘴将流体向纤维束吹送，吹送流体的喷嘴的形状没有特别限定，优选使用具有2～8处喷出口的喷嘴。喷出口的配置没有特别限定，优选以纤维束长度方向与流体的吹送方向所成的角度在88°～90°的范围内的方式包围纤维束地配置偶数个喷出口，各个喷出口以两个口为1组地配置在相对的位置。对于除此以外的流体吹送时的纤维束张力、流体的喷出压力等条件，可以研究条件以适当调整平均可撕裂距离。

在具有所述并丝工序的碳纤维前体纤维束的制造工序中，为了控制并丝后的碳纤维前体纤维束的可撕裂距离而设置第2并丝工序的情况下，可以设置在具有所述并丝引导件的并丝工序之前，对进入并丝引导件之前的各个纤维束实施流体吹送的处理，也可以设置在经过了具有并丝引导件的并丝工序之后，对并丝后的纤维束实施流体吹送处理。另外，也可以设置在具有上述并丝引导件的并丝工序之前和之后。

另外，从提高碳纤维束的股线强度、股线弹性模量的观点出发，碳纤维前体纤维束的单纤维纤度优选为0.5～1.5dtex，更优选为0.5～0.8dtex。另外，优选由聚丙烯腈系碳纤维前体纤维束的单位面积重量的标准偏差与平均值之比([标准偏差]/[平均值])表示的变动系数(％)为1～4％。如果变动系数为4％以上，则由单位面积重量的偏差引起的股线强度、股线弹性模量的偏差容易变大，难以得到良好的复合材料。

在制造碳纤维束的方法中，通过将碳纤维前体纤维束供给至阻燃化工序、预碳化工序和碳化工序，得到碳纤维束。为了提高碳纤维束的结节强度、降低其偏差，在将碳纤维前体纤维束供于阻燃化工序时，优选对所得到的阻燃化纤维进行控制，以使红外光谱中的1453cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.60～0.65的范围、并且红外光谱中的1254cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.50～0.65的范围。红外光谱中1453cm^-1的峰来自烯烃，随着阻燃化的进行而减少。1370cm^-1和1254cm^-1的峰是来自于阻燃化结构(分别被认为是二氮杂萘环和氢化二氮杂萘环结构)的峰，随着阻燃化的进行而增加。在阻燃化工序中，通常通过尽可能减少来自于聚丙烯腈的峰来提高碳化产率，但是在本发明中，设定阻燃化工序的条件以使得大量烯烃残留。通过将具有这样的结构的阻燃化纤维束供给至预碳化工序，能够得到本发明的碳纤维束。另外，重要的是设定阻燃化条件以使1254cm^-1的峰强度与1370cm^-1的峰强度之比为0.50～0.65。在阻燃化不充分的部分多发现1254cm^-1的峰，如果该结构多，则结节强度容易降低。该峰强度比随着阻燃化的进行而减少，特别是初期的减少大，但根据阻燃化条件，有时即使增加时间，该峰强度比也不能达到0.65以下。

为了使这两个峰强度比在目标范围内并存，主要关注构成碳纤维前体纤维束的聚丙烯腈系聚合物中所含的共聚成分的量少、减小碳纤维前体纤维束的纤度以及在后半段提高阻燃化温度来设定条件即可。具体而言，进行热处理直到红外光谱中的1453cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.98～1.10的范围为止(第1阻燃化工序)，接着，优选在比第1阻燃化工序高的温度下，将阻燃化时间设为20～35分钟、优选为20～30分钟进行热处理直到红外光谱中的1453cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.60～0.65的范围、并且红外光谱中的1254cm^-1的峰强度相对于1370cm^-1的峰强度之比成为0.50～0.65的范围为止(第2阻燃化工序)。为了缩短第2阻燃化工序的阻燃化时间，可以将阻燃化温度调高，但适当的阻燃化温度取决于碳纤维前体纤维束的特性。为了控制在上述红外光谱的范围，碳纤维前体纤维束的中心温度优选为250～300℃、更优选为250～280℃、进一步优选为250～270℃。阻燃化温度不需要恒定，可以是多阶段的温度设定。当阻燃化炉为3个以上的情况下，将在第2个之后的阻燃化炉中进行的处理称为第2阻燃化工序。另外，在本发明中，对进行第2阻燃化工序的阻燃化炉的数量没有限制。为了提高所得到的碳纤维束的结节强度，优选阻燃化温度高，缩短阻燃化时间。第1阻燃化工序中，阻燃化时间优选为8～25分钟、更优选为8～15分钟，优选在成为上述范围的阻燃化温度下进行阻燃化。

在此所述的阻燃化时间是指纤维束滞留在阻燃化炉内的时间，所谓阻燃化纤维束是指阻燃化工序后、预碳化工序前的纤维束。另外，这里所说的峰强度是指对少量采样阻燃化纤维并测定红外光谱而得到的光谱进行基线校正后的各波长下的吸光度，不特别进行峰分割等。另外，用KBr稀释至试样的浓度为0.67质量％进行测定。这样，每次变更阻燃化条件设定而测定红外光谱，按照后述的优选制造方法进行条件研究即可。通过适当地控制阻燃化纤维的红外光谱峰强度比，能够控制所得到的碳纤维束的结节强度。

在本发明中，所谓阻燃化工序是指在含氧的气氛中以200～300℃对碳纤维前体纤维束进行热处理。

阻燃化工序的总处理时间优选可在28～55分钟的范围内适当选择。更优选在28～45分钟的范围内选择。

在对经阻燃化工序得到的纤维束进行预碳化的预碳化工序中，优选在惰性气氛中、最高温度为500～1200℃下对所得到的阻燃化纤维进行热处理。预碳化工序的拉伸倍率优选为1.00至1.10，更优选为1.03至1.07。在该温度范围内，难以产生由拉伸引起的微细结构的缺陷，如果预碳化工序的拉伸倍率为1.00以上，则能够促进纤维内部的分子间的碳化初期结构的形成反应，形成致密的纤维结构。因此，其结果能够提高碳纤维束的结节强度。如果预碳化工序的拉伸倍率超过1.10，则有时会对预碳化纤维束施加高张力而生成绒毛。

经过预碳化工序而得到的纤维束的比重优选为1.5～1.8。

在惰性气氛中、最高温度为1000～2000℃下对经预碳化的纤维束进行碳化。从提高所得到的碳纤维束的股线弹性模量的观点出发，碳化工序的最高温度优选高，但如果过高则有时结节强度降低，因此可以考虑两者来设定。更优选的最高温度为1200～1800℃，进一步优选的最高温度为1200～1600℃。

优选对如上所述得到的碳纤维束实施氧化处理。通过实施氧化处理，向碳纤维束导入含氧官能团。关于本发明中的电解表面处理，可利用气相氧化、液相氧化和液相电解氧化，从生产率高、能够均匀处理的观点出发，优选利用液相电解氧化。在本发明中，液相电解氧化的方法没有特别限制，可以采用公知的方法进行。

在该电解处理之后，为了对所得到的碳纤维束赋予集束性，也可以进行上浆(施胶)处理。对于上浆剂，可根据复合材料中所使用的基质树脂的种类，适当选择与基质树脂的相溶性良好的上浆剂。

本发明中使用的各种物性值的测定方法如下所述。

＜将碳纤维束解舒时的纱线宽度平均值以及将碳纤维束解舒时的纱线宽度变动率＞

将碳纤维束的卷装7挂在图2所示的纱道的筒子架8上，向图示的纱道F引导。为了使纱道稳定，纱道F构成为通过纱道限制辊9暂时扭转90°，在向反方向回扭后使其通过平辊组10，在通过用于纱线宽度测定的光学传感器11后，使其通过控制纱线速度的驱动辊组13，并卷绕在络纱机14上。将碳纤维束导入纱道后，设定从筒子架拉出的为6N/tex、通过纱道的纱线速度为50m/min以上的规定条件，使碳纤维束的卷装7解舒。在规定条件下解舒的过程中，利用光学传感器11测定空中碳纤维束的纱线宽度，求出解舒1000m以上时的纱线宽度平均值、以及由平均值与标准偏差之比算出的纱线宽度变动率。并且，对于解舒1000m以上的碳纤维束，对其纱线宽度为纱线宽度平均值的75％以下的部位进行计数，判断具有相对于解舒时的纱线宽度平均值为75％以下的纱线宽度的部分是否为4处/1000m以下。这里，由光学传感器11检测出的数据使用キーエンス公司制NR600或NR1000的数据记录器，以0.1秒间隔导入数据。

＜单纤维环试验＞

将长度约10cm的单纤维置于载玻片上，向中央部滴加1～2滴甘油，将单纤维两端部沿纤维周向轻轻地扭转，从而在单纤维中央部制作环，在其上放置盖玻片。将其设置在显微镜的载物台上，在总倍率为100倍、帧速率为15帧/秒的条件下开始动态图像摄影。每次调节载物台以使环不脱离视野，同时用手指将环化的纤维的两端向载玻片方向按压，并且向相反方向以一定速度进行拉伸，由此施加应变直至单纤维断裂。通过帧推进来确定即将断裂之前的帧，通过图像解析来测定即将断裂之前的环的横宽W。纤维直径d除以W而算出d/W。试验的n数为20，通过d/W的平均值乘以股线弹性模量，求出E×d/W。

＜碳纤维束的股线拉伸试验＞

碳纤维束的含浸树脂的股线拉伸弹性模量(股线弹性模量E)、股线强度是按照JISR7608(2008)“含浸树脂的股线试验方法”求出的。股线弹性模量E在应变范围为0.1～0.6％的范围内测定。另外，试验片是将下述树脂组合物浸渍于碳纤维束中，在130℃的温度下热处理35分钟的固化条件下制作的。

[树脂组成]

·3,4-环氧环基甲基-3,4-环氧-环己烷-羧酸盐(100重量份)

·三氟化硼单乙胺(3质量份)

·丙酮(4质量份)。

另外，股线的测定根数为10根，将测定结果的算术平均值作为该碳纤维束的股线弹性模量和股线强度，另外关于拉伸强度，求出10根的标准偏差，除以平均值后，以百分率计算出变动系数([标准偏差]/[平均值]×100)。再者，在后述的实施例和比较例中，作为上述3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧-环己烷-羧酸盐，使用ユニオンカーバイド(株)制“BAKELITE(注册商标)”ERL-4221。应变使用伸长仪测定。

＜碳纤维束的结节强度及其变动系数＞

在长度为150mm的碳纤维束的两端安装长度为25mm的把持部，作为试验体。制作试验体时，施加0.1×10^-3N/旦的载荷，进行碳纤维束的并丝。在试验体的中点部分制作一处结扣，将拉伸时的十字头速度设为100mm/分钟进行束拉伸试验。测定对共计12根纤维束进行，将排除掉最大值、最小值这2个值后的10根的平均值用作测定值，将10根的标准偏差用作结节强度的标准偏差。对于结节强度，使用将在拉伸试验中得到的最大载荷值除以碳纤维束的平均截面积值而得到的值。结节强度的变动系数取上述的碳纤维束的结节强度与结节强度的标准偏差之比，使用以百分率表示的值([标准偏差]/[平均值]×100)。

＜红外光谱的强度比＞

将供测定用的阻燃化纤维在冷冻粉碎后精确称取2mg，将其与300mg的KBr充分混合，放入成型用夹具中，使用压制机在40MPa下加压2分钟，由此制作测定用片剂。将片剂置于傅里叶变换红外光谱计上，并在1000-2000cm^-1的范围内测量光谱。另外，背景校正通过以使1700～2000cm^-1的范围内的最小值为0的方式将该最小值从各强度减去来进行。再者，作为上述傅立叶变换红外分光光度计，使用PerkinElmer制Paragon1000。

<平均可撕裂距离>

碳纤维前体纤维束和碳纤维束的平均可撕裂距离均如下求出。即，如图1所示，将供测定的纤维束1切割为1160mm的长度，将其一端2用粘合带固定在水平的台上(将该点称为固定点A)。用手指将该纤维束的未固定侧的一端3分割成2部分，在使其一方张紧的状态下用粘接带将其不动地固定在台上(将该点称为固定点B)。使分割成2部分的纤维束的一端的另一方以固定点A为支点并以不产生松弛的方式沿台上移动，在距固定点B的直线距离为500mm的位置4处静止，用粘接带将其不动地固定在台上(将这一点称为固定点C)。目视观察固定点A、B、C所包围的区域，找到距固定点A最远的缠结点5，用最低刻度为1mm的标尺读取投影到由固定点A和固定点B连接的直线上的距离，作为可撕裂距离6。重复30次该测定，将测定值的算术平均值作为平均可撕裂距离。在该测量方法中，离固定点A最远的缠结点是指离固定点A的直线距离最远并且没有松弛的3根以上的单纤维缠结在一起的点。

＜摩擦绒毛量测定＞

在与直径为12mm的固定的镀铬不锈钢棒的轴向垂直的方向上，对碳纤维束200mm施加500gf的张力，从纤维束的一端摩擦到另一端。摩擦时，碳纤维束擦过不锈钢棒的半周量的距离。使碳纤维束往复20次，共计40次与不锈钢棒摩擦，将摩擦后的碳纤维束夹在2片聚氨酯海绵之间，载置125g的重物以对聚氨酯海绵整个面施加载荷，将使摩擦后的碳纤维束以2m/分钟的速度通过时的附着于海绵的绒毛的质量作为摩擦绒毛量进行评价。

<碳纤维复合材料的0°拉伸强度>

在上述的股线拉伸试验中，如下所述变更树脂组成来进行。

[树脂组成]

·间苯二酚型环氧树脂(100质量份)

·二亚乙基三胺(39质量份)

固化条件为在100℃的温度下进行2小时。另外，在测定中，使用在绒毛量测定中被不锈钢棒摩擦过的碳纤维束。作为间苯二酚型环氧树脂，使用ナガセケムテックス(株)制デナコールEX201，作为二亚乙基三胺，使用东京化成工业(株)制二亚乙基三胺。

实施例

(实施例1)

使用二甲亚砜作为溶剂，通过溶液聚合方法使由99.0质量％的丙烯腈和1.0质量％的衣康酸形成的共聚物聚合，得到包含聚丙烯腈共聚物的纺丝溶液。将所得到的纺丝溶液通过干湿式纺丝法从孔数为12000个的纺丝喷嘴一次喷出到空气中，然后导入到含有二甲亚砜水溶液的凝固浴中，由此得到凝固丝条。

将该凝固丝条用常规方法水洗，进行拉伸倍率为3.5倍的水浴拉伸。接着，对该水浴拉伸后的纤维束赋予氨基改性硅酮系硅酮油剂，使用160℃的加热辊进行干燥致密化处理。然后，在加压蒸汽中拉伸3.7倍，使制丝总拉伸倍率达到13倍。然后，使其通过以并丝引导件前辊与并丝引导件的距离为进入的纱线间距的16倍的方式设置的并丝引导件，由此将单纤维并丝，得到单纤维根数为36000根的碳纤维前体纤维束。碳纤维前体纤维束的单纤维纤度为0.8dtex，碳纤维前体纤维束的单位面积重量变动系数([标准偏差]/[平均值])的百分率为3％。

接着，第1阻燃化工序采用阻燃化温度为240℃、阻燃化时间为17分钟的条件，第2阻燃化工序采用阻燃化温度为269℃、阻燃化时间为28分钟的条件，在空气气氛的烘箱中以拉伸比为1拉伸碳纤维前体纤维束的同时进行阻燃化处理，得到表1所示的阻燃化纤维束。

将所得到的阻燃化纤维束在最高温度为900℃的氮气气氛中，以表1所示的拉伸比拉伸的同时进行预碳化处理，得到预碳化纤维束。将所得到的预碳化纤维束在氮气气氛中、最高温度为1500℃、以表1所示的拉伸比拉伸的同时进行碳化处理。对所得到的碳纤维束进行表面处理和上胶剂涂布处理，最终得到平均可撕裂距离为742mm、在上述条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度变动率为6.8％、并且具有相对于在上述条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度平均值为75％以下的纱线宽度的部分为0.5处/1000m的碳纤维束。物性示于表1。

(实施例2)

在实施例1的基础上，仅变更并丝引导件的位置以使并丝引导件前辊与并丝引导件的距离为进入的纱线间距的12倍，在通过并丝引导件后，对纤维束施加2mN/dtex的张力，同时利用将流体排出压力设为0.29MPa-G的空气进行第2并丝处理，得到单纤维数为36000根的碳纤维前体纤维束，另外，阻燃化工序也如下所述地变更，得到阻燃化纤维束。第1阻燃化工序采用阻燃化温度为244℃、阻燃化时间为20分钟的条件，第2阻燃化工序采用阻燃化温度为270℃、阻燃化时间为23分钟的条件，在空气气氛的烘箱中以拉伸比为1拉伸碳纤维前体纤维束的同时进行阻燃化处理，得到阻燃化纤维束。接着，关于预碳化处理、碳化处理，除了将前碳化拉伸比设定为1.06以外，进行与实施例1同样的处理，得到碳纤维束。

(实施例3)

使用通过与实施例1相同的处理得到的碳纤维前体纤维束，第1阻燃化工序采用阻燃化温度为244℃、阻燃化时间为20分钟的条件，第2阻燃化工序采用阻燃化温度为270℃、阻燃化时间为23分钟的条件，在空气气氛的烘箱中以拉伸比为1拉伸碳纤维前体纤维束的同时进行阻燃化处理，得到阻燃化纤维束，关于接下来的预碳化处理、碳化处理，进行与实施例1同样的处理，得到碳纤维束。所得到的碳纤维复合材料的0°拉伸强度为5.3GPa。

(参考例1)

变更并丝引导件的位置以使得并丝引导件前辊与并丝引导件的距离为进入的纱线间距的20倍，除此以外进行与实施例2同样的处理，得到碳纤维束。

(实施例4)

在实施例1的基础上，仅变更并丝引导件的位置以使得并丝引导件前辊与并丝引导件的距离为进入的纱线间距的12倍，得到单纤维数为36000根的碳纤维前体阻燃纱线，使用该碳纤维前体阻燃纱线，第1阻燃化工序采用阻燃化温度为240℃、阻燃化时间为20分钟的条件，第2阻燃化工序采用阻燃化温度为275℃、阻燃化时间为23分钟的条件，在空气气氛的烘箱中以拉伸比为1拉伸碳纤维前体纤维束的同时进行阻燃化处理，得到阻燃化纤维束。关于接下来的预碳化处理、碳化处理，进行与实施例1同样的处理，得到碳纤维束。

(比较例1)

在实施例1的基础上，仅变更并丝引导件的位置以使得并丝引导件前辊与并丝引导件的距离为进入的纱线间距的10倍，得到单纤维数为36000根的碳纤维前体纤维束，除此以外进行与实施例1同样的处理，得到碳纤维束。

(比较例2)

对于Panex35(Zoltek公司制)，将进行碳纤维束评价的结果示于表1。

(比较例3)

在实施例1的基础上，仅变更并丝引导件的位置以使得并丝引导件前辊与并丝引导件的距离为进入的纱线间距的11倍，得到单纤维数为24000根的碳纤维前体纤维束，并且如下所述改变阻燃化工序，得到阻燃化纤维束。第1阻燃化工序采用阻燃化温度为240℃、阻燃化时间为36分钟的条件，第2阻燃化工序采用阻燃化温度为250℃、阻燃化时间为37分钟的条件，在空气气氛的烘箱中以拉伸比为1拉伸碳纤维前体纤维束的同时进行阻燃化处理，得到阻燃化纤维束。关于接下来的预碳化处理、碳化处理，进行与实施例1同样的处理，得到碳纤维束。将进行碳纤维束评价的结果示于表1。

(比较例4)

在比较例3的基础上，除了将碳纤维前体纤维束的单纤维数设为12000根以外，进行与比较例3同样的阻燃化、预碳化、碳化处理，得到碳纤维束。对于所得到的碳纤维束，将进行碳纤维束评价的结果示于表1。

(比较例5)

将2束比较例4的单纤维数为12000根的碳纤维束并丝，得到单纤维数为24000根的束，进行评价并将结果示于表1。

(比较例6)

将3束比较例4的单纤维数为12000根的碳纤维束并丝，得到单纤维数为36000根的束，进行评价并将结果示于表1。碳纤维复合材料的0°拉伸强度显示出比实施例3低的值，实施例3显示出与5.0GPa同等的股线强度。

(比较例7)

在实施例1的基础上，仅对阻燃化工序进行如下变更，得到阻燃化纤维束。第1阻燃化工序采用阻燃化温度为245℃、阻燃化时间为15分钟的条件，第2阻燃化工序采用阻燃化温度为255℃、阻燃化时间为44分钟的条件，在空气气氛的烘箱中，以拉伸比为1拉伸碳纤维前体纤维束的同时进行阻燃化处理，得到阻燃化纤维束。关于接下来的预碳化处理、碳化处理，进行与实施例1同样的处理，得到碳纤维束。所得到的碳纤维束的摩擦绒毛量比实施例中列举的碳纤维束多，股线拉伸强度为5.9GPa，结节强度为785N/mm²，碳化特性没能以足够高的水平表现出来。

(比较例8)

在实施例1的基础上，仅对阻燃化工序进行如下变更，得到阻燃化纤维束。第1阻燃化工序采用阻燃化温度为230℃、阻燃化时间为36分钟的条件，第2阻燃化工序采用阻燃化温度为245℃、阻燃化时间为71分钟的条件，在空气气氛的烘箱中，以拉伸比为1拉伸碳纤维前体纤维束的同时进行阻燃化处理，得到阻燃化纤维束。关于接下来的预碳化处理、碳化处理，进行与实施例1同样的处理，得到碳纤维束。所得到的碳纤维束的摩擦绒毛量比实施例中举出的碳纤维束多，股线强度为5.9GPa，结节强度为814N/mm²，碳化特性没能以充分高的水平表现出来。

(比较例9)

在比较例8的基础上，仅变更并丝引导件的位置以使得并丝引导件前辊与并丝引导件的距离为进入的纱线间距的16倍，除此以外进行与比较例8同样的处理，得到碳纤维束。

另外，表中的“预碳化拉伸比”、“碳化拉伸比”分别是指预碳化工序的拉伸倍率、碳化工序的拉伸倍率。

附图标记说明

1：纤维束

2：固定点A

3：固定点B

4：固定点C

5：缠结点

6：可撕裂距离

7：碳纤维束卷装

8：筒子架

9：纱道限制辊

10：平辊组

11：光学传感器

12：平辊

13：驱动辊

14：卷绕机

F：碳纤维束的通过纱道

15：并丝引导件前辊

16：并丝引导件第1辊

17：碳纤维前体纤维束

18：并丝引导件第2辊

19：并丝引导件第3辊

20：用于固定并丝引导件辊的空间

L：并丝引导件前辊与并丝引导件的距离

Y：并丝前的碳纤维前驱体纤维束的纱线间距

Claims

1.一种碳纤维束，是含浸树脂的股线拉伸弹性模量为265～300GPa、含浸树脂的股线拉伸强度为6.0GPa以上、结节强度为820N/mm²以上、单纤维数为30000根以上、且平均可撕裂距离为600～850mm的碳纤维束，

在将碳纤维束导入纱道后，从筒子架拉出的张力为6N/tex且通过纱道的纱线速度为50m/min以上的条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度变动率为8％以下，并且，具有相对于在所述条件下将碳纤维束解舒时的纱线宽度平均值为75％以下的纱线宽度的部分为4处/1000m以下。

2.根据权利要求1所述的碳纤维束，单纤维直径d与采用单纤维环法评价的即将断裂前的环宽W之比d/W、与股线弹性模量E的乘积E×d/W为13.0GPa以上，E×d/W的威布尔图中的威布尔形状系数m为12以上。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维束，结节强度的由标准偏差与平均值之比表示的变动系数为5％以下。

4.根据权利要求3所述的碳纤维束，含浸树脂的股线拉伸强度的由标准偏差与平均值之比表示的变动系数为4％以下。

5.一种碳纤维束的制造方法，是制造权利要求1～4中任一项所述的碳纤维束的方法，包括：

6.根据权利要求5所述的碳纤维束的制造方法，在并丝工序之前和/或之后，进行对碳纤维前体纤维束吹送流体的第2并丝工序。

7.根据权利要求5或6所述的碳纤维束的制造方法，聚丙烯腈系碳纤维前体纤维束的单位面积重量的由标准偏差与平均值之比表示的变动系数为1～4％。