JPH0345708A - 高強度炭素繊維への熱転換へ好適な溶融紡糸アクリル繊維の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 り粟上夏机里公互 炭素繊維は強軽量複合物品の製造のために種々のマトリ
ックス中の繊維補強剤として増々使用されている。その
ような炭素繊維は普通アクリルポリマー繊維またはピッ
チ繊維である前取って底形されたプレカーサー繊維の熱
処理による公知の方法によって形成する。従って、繊維
状プレカーサーの形成は炭素繊維生産のコストに著しく
付加され炭素繊維の製造に伴う最大のコストの１つとな
っている。

盗」０え走 アクリルプレカーサー繊維の公知のすべての商業的生産
は、現在、乾式または湿式紡糸技術のいずれかに基づい
ている。各々において、アクリルポリマーはｇ通比較的
低濃度（典型的には５〜２０重量％）で有機または無機
溶媒中に溶解し、繊維はポリマー溶液が紡糸金口孔を経
て熱ガス環境中（乾式紡糸）または凝固用液中（湿式紡
糸）に押出されたときに形成される。炭素繊維製造用の
良品質アクリルプレカーサー繊維はそのような溶液紡糸
によって形成できる；しかしながら、この繊維形成法の
構築および操作に伴うコストは高い。例えば、米国特許
第４，０６９，２９７号を参照されたい、この米国特許
では、アクリル繊維を、紡糸したま＼の繊維を収縮によ
り凝固させ、延伸させながら洗浄し、乾燥させ、そして
炭素繊維製造用のプレカーサーとして使用する前に延伸
させることを含む湿式紡糸により形成させている。重要
な要素は比較的大量の溶媒、例えばチオシアン酸ナトリ
ウム水溶液、エチレンカーボネート、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルスルホキシド、塩化亜鉛水溶液等を必要
とすることである。これらの溶媒は多くの場合高価であ
り、さらに、それを回収し操作する設備についてかなり
の資本を必要とする。一つの生産設備でのプレカーサー
繊維生産量は比較的高溶媒量を必要とする点で低い傾向
にある。最後に、そのような溶液紡糸は得られる繊維の
断面形状の制御を殆んどまたは全く与えない。

例えば、無機溶媒を使用する湿式紡糸は一般に円形繊維
を与え、有機溶媒を使用する湿式紡糸はしばしば不規則
な卵形または比較的厚い“インゲン豆”状繊維を与える
。有機溶媒による乾式紡糸は一般に不規則形状の“ドツ
グボーン”輪郭を有する繊維を与える。

アクリルポリマーが部分的に分子間結合されたペンダン
トニトリル基を有することは認識されている。これらの
基は得られるポリマーの性質に大いに影響している。そ
のようなアクリルポリマーを加熱したとき、そのニトリ
ル基は発熱化学反応により架橋、または環化しがちであ
る。乾燥（非水和）アクリロニトリルホモポリマーの融
点は３２０℃であるとみなされているが、該ポリマーは
？容融相が得られる前に有意の環化および熱崩壊を受け
るであろう。さらに、アクリルポリマーの融点および溶
融エネルギーはペンダントニトリル基の水和によるニト
リル−ニトリル会合をデカップリングすることによって
低下させ得ることも認識されている。水は水和剤として
使用できる。従って、ニトリル基の有意の水和およびデ
カップリングにより、アクリルポリマーの融点はポリマ
ーを有意の劣下問題なしで溶融できる程度に低下させて
、その繊維を形成させる溶融紡糸の基礎を与えることが
できる。

商業的に実現されてないけれども、ニトリル基の水和を
含む多くの方法がアクリル繊維の溶融紡糸についての技
術文献において提案されている。

そのようなアクリル溶融紡糸提案は低い受入れ要求基準
が使用される普通の織物用途の繊維形成に一般に向けら
れている。得られる繊維は高品質炭素繊維生産に必要な
フィラメント毎に正確なデニールで結合させた均一構造
を欠ぎがちである。例えば、必要な均一分子配向は普通
存在せず、表面欠陥を有意の量の破壊繊維が存在し、お
よび／または許容できない高基準の大空隙または他の欠
陥が繊維内部に存在する。“実質的に無空隙”なる技術
用語をアクリル繊維に関する従来技術の技術文献の幾つ
かにおいては用いているけれども、満足できる炭素繊維
をそれから形成させることはできなかった。

通常の織物用途を主として意図しているアクリル繊維を
形成するための溶融または同様な紡糸に関する代表的な
従来技術には、米国特許第２、５８５．４４４号（ｃｏ
ｘｅ）、第３．６５５．８５７号（Ｂｏｔｈｅｒ等）、
第３．６６９．９１９号（ｃｈａｍｐ）　、第３．８３
８．５６２号（ｐａｒｋ）；第３．８７３．５０８号（
Ｔｕｒｎｅｒ）、第３．８９６．２０４号（Ｇｏｏｄｍ
ａｎ等）、！３．９８４．６０１号（８１１ｃｋｅｎｓ
ｔａｆｆ）、第４．０９４．９４８号（Ｂｌｉｃｋｅｎ
ｓｔａｆｆ）、第４．１０８．８１８号（オダヮラ等）
、第４．１６３．７７０号（Ｐｏｒｏｓｏｆｆ）　、第
４．２０５．０３９号（Ｓｔｒｅｅｔｍａｎ等）、第４
．４１８．１７６号（Ｓｔｒｅｅｔｍａｎ等）、第４．
２１９．５２３号（Ｐｏｒｏｓｏｆｆ）、第４．２３８
．４４２号（ｃ１ｉｎｅ等）、第４．２８３．３６５号
（Ｙｏｕｎｇ等）、第４．３（ＩＩ、　１０４号（Ｓｔ
ｒｅｅｔｍａｎ等）、第４．３０３．６０７号（Ｄｅ！
、Ｉａｒｉａ等）、第４．４６１．７３９号（Ｙｏｕｎ
ｇ等）、および第４．５２４．１０５号（Ｓｔｒｅｅｔ
ｍａｎ等）がある。溶融物からのアルカリ繊維の形成に
ついての代表的な従来の紡糸金印の開示ｊこ；ま、米国
特許第４．２２０．６１６号（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ等）、
第４．２２０．６１７号（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ等〉　、第
４．２５４．０７６号（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ等）、第４．
２６１．９４５号（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ等）、第４．２７
６、０１１号（Ｓｉｅｇｍａｎ等）、第４．２７８．４
１５号（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ八第４．３１へ、　７１４　
号（Ｐｆｅｉｆｆｅｒ　等）、第４、３１７．７９０号
（Ｓｉｅｇ＋ｒ＋ａｎ等）、第４．３１８．６８０号（
Ｐｆｅｉｆｆｅｒ等）、第４．３４６．０５３号（Ｐｆ
ｅｉｆｆｅｒ等）、および第４．３９４．３３９号（Ｐ
ｆｅｉｆｆｅｒ等）がある。

従って、アクリル繊維溶融紡糸技術は炭素繊維のプレカ
ーサーとしての使用に良好に適するアクリル繊維を形成
するのに十分に進歩していない。

しかしながら、炭素繊維プレカーサーとしでの使用を意
図するアクリル繊維を形成させるための溶融紡糸の使用
；こついての示唆は技術文献；こおいて見い出し得る。

例えば、上述した米国特許第３、６５５．８５７　号（
Ｂｏｈｒｅｒ等）；　”Ｆｉｂｅｒ　Ｆｏｒｍｉｎｇ　
Ｆｒｏｍａ　Ｈｙｄｒａｔｅｄ　）、Ｉｅｌｔ−１ｓ　
Ｉｔ　ａ　Ｔｕｒｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｂｅｔｔｅｒ＋
ｎ　Ｐ、ＡＮ　Ｆｉｂｒｅ　ＦｏｒｍｉｎｇＴｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｙ　？”、εｄｗａｒｄＭａｓｌｏｗｓｋｉ、
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒｓ、　ｐｐ、３６”５６
　（１９８６年３　月）　　　；　Ｐａｒｔ　ｆｌ　−
εｖａｌｕａｔｉｏｎ　　ｏｆ　　ｔｈｅ　　Ｐｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓｏｆ　Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒｓ　Ｐｒ
ｏｄｕｃ、ｅｄ　Ｆｒｏｍ　３．ｆｅｌｔ−３ｐｕｎＰ
ｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂａｓｅｄ　Ｆｉ
ｂｅｒｓ、！、Ｉａｓｔｅｒ’ｓ　ＴｈｅｓｉｓＤａｌ
ｅ＾、Ｇｒｏｖｅ、Ｇｅｏｒｇｉａ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔ
ｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｐ、　　９７−１６
７　　（１９８６）　　；　　ｌ（ｉｇｈ−Ｔｅｃｈ−
ｔｈｅ　　Ｗａｙ　　＋ｎｔ。

ｊｆｌｅ　Ｎｌ１１ｅｅｌｅＳ、“Ａ　１Ｊｎｉｑｕｅ
　Ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ　
Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、　”　
Ｇｅｎｅ　Ｐ、　ＤａｕｍｉｔおよびＹｏｏｎ　Ｓ、　
ＫＯ，ｐｐ、　２０１−２１３．εｌ５ｅｖｉｅｒ　５
ｃｉｅｎｃｅＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、　Ｂ、　Ｖ、　、
アムステルダム（１９８６）　；特開昭第６２−０６２
９０９号；“Ｆｉｎａｌ−Ｒｅｐｏｒｔ　ｏｎＨｉｇｈ
−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｆｉｂｅｒｓ　ｌｌ、ａｎ
　ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｖａｌｕａｔｉｏｎ　
ｔｏ　Ｇｒｏｕｐ　！、Ｉｅｍｂｅｒ　Ｃｏｍｐａｎｉ
ｅｓ。

Ｄｏｎａｌｄ　Ｃ，５ｌｉｖｋａ、Ｔｈｏｍａｓ　Ｒ，
ＳｔｅａｄｍａｎおよびＶｉｖｉａｎ　Ｂａｃｈｍａｎ
、ｐｐ、　　１８２−１８４．Ｂａｔ（ｅ）ｌｅ　Ｃｏ
ｌｕｍｂｕｓＤｉｖｉｓｉｏｎ　（１９８７）　；およ
び′εＸρｌｏｒａｔｏｒｙＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　
ｉｎ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｌａｓ
ｔｉｃ＋ｚｅｄＭｅｌｔ　５ｐｕｎ　Ｐ、ＡＮ−Ｂａｓ
ｅｄ　Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ　ｔｏ　ＣａｒｂｏｎＦ＋
ｂｅｒｓ　’″、　Ｄａｌｅ　Ｇｒｏｖｅ、Ｐ、Ｄｅｓ
ａｉ、およびＡ　Ｓａｂｈｉｒａｍａｎ、Ｃａｒｂｏｎ
、Ｖｏｌ、　２６．　　Ｎｏ、　３．　ｐｐ、４０３−
４１１（１９８８）を参照されたい。上記のＤａｕｍｉ
ｔとＫＯの論文は本発明の共同発明者の２人によって書
かれ、本特許請求している発明においての非容易性につ
いての開示を含んでいる。

発明の目的 本発明の目的はフィラメント破壊が実質的に存在しない
炭素繊維生産に好適なアクリル繊維の改良された溶融紡
糸方法を提供することである。

本発明の目的は内部空隙の存在にもかかわらずその後の
高強度炭素繊維形成のための熱転換に好適な内部構造を
有するアクリル繊維の改良された溶融方法を提供するこ
とである。

本発明の目的はフィラメント当り比較的低デニールを有
する高強度炭素繊維を形成するためのその後の熱転換に
好適な内部構造を有するアクリル繊維の改良された溶融
紡糸方法を提供することである。

本発明の目的は広範囲に変化させ得る予じめ定めた断面
形状を有する高強度炭素繊維を形成するためのその後の
熱転換に好適な内部構造を有するアクリル繊維の改良さ
れた溶融紡糸方法を提供することである。

本発明の目的はそのようＩ；アクリル１４プレカーサー
形成が比較的経済的条件で予じめ定めたとおりに実施で
きる炭素繊維生産に好適なアクリル繊維の改良された紡
糸方法を提供することである。

本発明の目的はそのような紡糸を従来技術で使用するよ
りも低濃度の溶媒を用いて実施する炭素繊維生産に好適
な改良されたアクリル繊維の形成方法を提供することで
ある。

本発明の目的は従来技術よりも設備に対しての資本投下
が小さくかつ容易に制御可能な装置増大による拡大規模
での操作が可能である炭素繊維生産に好適なアクリル繊
維の改良された形成方法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は炭素繊維への熱転換に好適な
内部構造を有する新規なアクリル繊維を提供することで
ある。

本発明のさらにもう１つの目的は本発明の改良された溶
融紡糸アクリル繊維の熱処理により形成された予じめ定
めた断面形状を有する新規な高強度炭素繊維を提供する
ことである。

発里生立登 本発明の上記および他の目的並びに範囲、本質および利
用性は以下の詳細な説明および特許請求の範囲から当業
者にとって明らかとなろう。

高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマルチフィ
ラメント材料の改良された形成方法は次の各工程を含む
ことが見い出された。

（ａｌ　　昇温下で、（ｉ）少なくとも８５重量％（好
ましくは少なくとも９５重量％）のアクリロニトリルく
り返し単位を含有するアクリルポリマ、（ｉｉ）該ポリ
マー基準で約３〜２０重量％（好ましくは５〜１４重量
％）の０１〜Ｃ２ニトロアルカン、（ｉｉｉ　）該ポリ
マー基準で約０〜１３重量％（好ましくは３〜１３重量
％、最も好ましくは５〜１０重量％）のＣ７〜Ｃ４モノ
ヒドロキシアルカノール、および（ｉｖ　）該ポリマー
基準で約１２〜２８重量％（好ましくは１５〜２３重量
％）の水とから本質的になる実質的に均質な溶融物を調
製すること、 （ｂ）上記実質的に均質な溶融物を、１４０〜１９０℃
（好ましくは１５０〜１８５℃）の範囲の温度で、複数
の開口を含む押出オリフィスにより、約２５〜２５０℃
の範囲の温度（好ましくは８０〜２００℃の範囲の温度
）で用意された実質的に非反応性のガス雰囲気（好まし
くは窒素、水蒸気、空気、二酸化炭素およびこれらの混
合物）を備えたフィラメント形成ゾーン中へ押出し、こ
こで押出しは、上記ニトロアルカン、存在する場合のモ
ノヒドロキシアルカノールおよび水の実質的部分を発生
させかつマルチフィラメント材料が形成される縦方向の
張力下に行われ、 （ｃ１上記押出オリフィスを通過した後の上記実質的に
均質な溶融物およびアクリルマルチフィラメント材料を
約０．６〜６．０：１（好ましくは０．８〜５゜０：１
）の延伸比で延伸すること、（ｄ）　　工程（（ｅ）お
よび＋Ｃ１後の得られたアクリルマルチフィラメント材
料をその長さ方向で約９０〜２００℃（好ましくは１１
０〜１７５℃）の温度で用意された加熱処理ゾーンに通
過させること、ここで該通過は実質的にすべての残りの
ニトロアルカン、存在する場合のモノヒドロキシアルカ
ノールおよび水の発生が起る比較的一定の長さで行うこ
と、および （ｅ）　　工程（ｄｉで得られたアクリルマルチフイラ
メント材料を昇温下に少なくとも３：１　（好ましくは
４〜１６：１）の延伸比で延伸して約０．３〜５．０（
好ましくは０．５〜２．０）の平均単一フィラメントデ
ニールを有するアクリルマルチフィラメント材料を形成
させること。

炭Ｓ繊維への熱転換に良好に適する内部構造を有する新
規なアクリル繊維が提供される。また、本発明の改良さ
れた溶融紡糸アクリル繊維の熱処理により形成された予
じめ定めた断面形状を有する新規ｉヨ高強度炭素繊維が
提供される。得られる繊維はその中の空隙針の存在にも
かかわらず満足できる機械的性質を示す。

１９８８年８月２５日に出願され、普通に譲・度された
米国特許出願第２３６．１７７号および第２３６．１８
６号においては、炭Ｓ繊維を形成するための熱転換に適
する溶融押出しｉこよるアクリル￥［の改良された形成
方法が開示されている。本発明の繊維製品は上記各米国
特許出願の製品よりも多くて大きい内部空隙を有する傾
向にある。本発明は上記米国特許出願第２３６．１７７
号および第２３６．１８６号の各発明よりも先になされ
た。

第２．３．５および６図の断面を作製する場合、フィラ
メントはパラフィンワックス中に埋込み、厚さ２鴫クロ
ンを有するスライスを単一ウルトラミクロトームを用い
て切り取った。ワ・７クスをキシレンによる３回洗浄お
よびメタノールによる１回洗浄を用いて溶解し、断面を
蒸留水で洗浄し、乾燥させ、走査電子顕微鏡により検査
する前に薄い金コーティングによってスパッタリングし
た。

第４．７．８および９図の断面を作製する場合、炭素繊
維を銀塗料でコーティングし、銀塗料でコーティングし
た領域の近くをカミソリ刃で切断し、走査電子顕微鏡で
検査する前に薄い金コーティングでもってスパッタリン
グした。

本発明の出発物質として使用するアクリルポリマーは少
なくとも８５重量％の反復性アクリロニトリル単位を含
有し、アクリロニトリルホモポリマーまたは約１５重量
％までの１種以上のモノビニル単位を含有するアクリロ
ニトリルコポリマーであり得る。ターポリマー等もコポ
リマーの定義内に包含される。反覆性アクリロニトリル
単位と共重合させ得る代表的なモノビニル単位にはメチ
ルアクリレート、メタクリル酸、スチレン、メチルメタ
クリレート、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン
、ビニルピリジン、イタコン酸等がある。好ましいコモ
ノマーはメチルアクリレート、メチルメタクリレート、
メタクリル酸およびイタコン酸である。

好ましい実施態様においては、アクリルポリマーは少な
くとも９１重量％（例えば、９１〜９８重量％）の反覆
性アクリロニトリル単位を含有する。特に好ましいアク
リルポリマーは９３〜９８重量％の反覆性アクリロニト
リル単位、約１，７〜６．５重量％のメチルメタクリレ
ートおよび／またはメチルメタクリレート由来の反覆性
単位、および約０．３〜２．０重量％のメタクリル酸お
よび／またはイタコン酸由来の反覆性単位を含む。

出発物質として使用するアクリルポリマーは好ましくは
水性悲濁重合により調製し、普通、約１．０〜２．０好
ましくは１．２〜１．６の極限粘度を有する。また、ア
クリルポリマーは好ましくは約４３．０００〜６９，０
００最も好ましくは４９．０００〜５９，０００の動粘
度（ＭＫ）を有する。該ポリマーは遠心または他の適当
な装置内で都合良く洗浄し乾燥させて所望の水分含有量
とすることができる。

好ましい実施態様においては、アクリルポリマー出発物
質は最小濃度の潤滑剤および最小濃度の界面活性剤と混
合する。これら成分の各々はアクリルポリマーの乾燥重
量基準で約０．０５〜０．５重量％（例えば、０．１〜
０．３重量％）の濃度で有利に配合できる。代表的な潤
滑剤にはステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸亜鉛、
ステアリン酸、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸の他
の無機塩およびエステル等がある。好ましい潤滑剤はス
テアリン酸ナトリウムである。有効濃度で存在するとき
の潤滑剤は溶融物の粘度を低下させ外部潤滑剤として作
用することにより本発明方法を助長する。代表的な界面
活性剤にはソルビクンモノラウレート、ソルビタンモノ
パルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタ
ントリステアレート、ソルビタンモノオレート、ソルビ
タンセスキオレート、ソルビタントリオレート等がある
。好ましい界面活性剤はアニオン性のエステル基含有長
鎖脂肪酸であり、これはエマリーインダストリーズ社よ
り商品名エムソーブ（ＥＭＳＯＲＢ）のソルビタンセス
キオレートとして市販されている。有効濃度で存在する
ときの界面活性剤は溶融押出しする組成物中の水分の分
布を促進することにより本発明方法を助長する（後述す
るように）。潤滑剤と界面活性剤は固形粒状アクリルポ
リマーに存在させる水と一緒にブレンダーまたは他の適
当な混合装置中で最初から添加し得る。

溶融押出し前のアクリルポリマーは、昇温下に、該ポリ
マーの重量基準で約３〜２０重量％（好ましくは５〜１
４重量％）の０１〜Ｃ２ニトロアルカン、該ポリマー基
準で約０−１３重量％（好ましくは３〜１３重量％最も
好ましくは約５〜１０重量％）のＣ〜Ｃ４モノヒドロキ
シアルカノール、および該ポリマー基準で約１２〜１８
重量％（好ましくは約１５〜２３重量％）の水とを含有
する実質的に均質な溶融物として調製する。ニトロアル
カンが上記特定濃度範囲の下限で存在する場合、通常、
少なくともある種のモノヒドロキシアルカノールを上記
実質的に均質な溶融物中で使用する。ニトロアルカンが
上記特定濃度範囲の上限で存在する場合、通常、モノヒ
ドロキシアルカノールの共存は正確で安全な対策が取ら
れる限り排除し得る。好ましい実施態様においては、均
質溶融物中のＣ１〜Ｃ２ニトロアルカンとＣ１〜Ｃ。

モノヒドロキシアルカノールとの組合せ＞７４　度は合
計で少なくとも７重量％である。高水分濃度は高アクリ
ロニトリル分を有するアクリルポリマーで使用する。

重要なことはニトロアルカンの存在により生ずる爆発の
危険性を除く対策が取られることである。

例えば、ニトロアルカンは工程のどの段階においてもス
パーク、衝撃または過度の熱にさらすべきでない。ニト
ロアルカンは好ましくは工程の臨界的段階中手活性雰囲
気と接触させる。また、特に好ましい実施態様において
は、０１〜Ｃ４モノヒドロキシアルカノールも本発明の
工程（ａｌで形成された実質的に均質な溶融物中でＣＩ
””　Ｃｚニトロアルカンと共に存在し、このニトロア
ルカン対モノヒドロキシアルカノールの濃度は６０：４
０の重量比を越えないのが好ましい。

本出願並びに米国特許出願第２３６．１７７号および第
２３６．１８６号において挙げた物質以外の有機物質の
使用は、通常、炭素繊維の性質を劣下し、繊維製品に対
して有意に高水準の空隙性を付与し、十分に低デニール
に延伸して炭素繊維製造用のプレカーサーとして役に立
つ可能性を妨げ、あるいは他の有機物質から得られた紡
糸したま＼の繊維を取り出すために不合理な長洗浄時間
を要することが判った。例えば、メタノール単独、ジメ
チルスルホキシド、アセトン単独およびメチルエチルケ
トンのような物質は空隙性を有意に増大させることを見
い出した。エチレンカーボネートおよびチオシアン酸ナ
トリウムのような高沸点アクリル溶媒は実質的に無空隙
製品を生成することが判っているが、そのような溶媒は
得られる繊維から除去するのが困難であり、存在すると
きそのような溶媒から形成させた炭素繊維の機械的性質
を低下させる。最小！（例えば、ポリマーの約２重量％
以下）の他の溶媒（例えば、アセトン）は、実質的に均
質な溶融物の形成を妨害せず、後述の加熱処理工程中に
十分に除去することができさらに本明細書で述べる有利
な結果を実質的に抑制しない限り、本発明方法で用いる
溶融物において含有させ得る。

適当なＣ〜Ｃ２ニトロアルカンはニトロメタン、ニトロ
エタン、およびこれらの混合物である。

ニトロメタンが本発明の方法で使用する好ましいニトロ
アルカンである。

本発明で使用する適当なＣ＋　””’　Ｃ４モノヒドロ
キシアルカノールには、メタノール、エタノール、１−
プロパツール、２−プロパツール、２−メチル−１−プ
ロパツール、２−メチル−２−プロパツール、ｌ−ブタ
ノール等がある。本発明において使用する好ましいモノ
ヒドロキシアルカノールはメタノールである。モノヒド
ロキシアル力ノールの存在は炭素繊維特性の向上を可能
にする形でフィラメント内部構造に有利な影響を与える
ことを見い出した。Ｃ１〜Ｃ４範囲の高沸点モノヒドロ
キシアルカノールはメタノールよりも紡糸したまＸの繊
維中に多く空隙性を生じる傾向にある。

ジエチレングリコールのような１也のより高沸点アルコ
ール：ま紡糸したま３の繊維中；こはるかに多過ぎる空
隙性を生じ、粘度（圧下に有効でなくさらに低機城特性
を有する炭素繊維の形成に至りがちである。上記にかか
わりな＜、後述するように、驚くべき高強度性を有する
炭素繊維は比較的小空隙の存在にもかかわらず形成てき
る。

実質的に均質プよ溶融物は任意の都合の良い方法で調製
し、普通透明な濃粘稠液の外観を装う。特に良好な結果
はアクリルポリマー、Ｃ１〜Ｃ２ニトロアルカン、Ｃ１
〜Ｃ４モノヒドロキシアルカノールおよび水を適切ｉ：
濃度で含有するベレットを最初に形成することによって
達成できる。これらのベレットを引き続いて加熱した押
出機（例えば、シングルスクリユー、ツインスクリュー
等の）に供給し得、そこで、溶融物の各成分が溶融押出
しする前に良好に混合する。好ましい実施態様において
は、実質的に均質な溶融物は溶融物の総重量基準で約７
２〜８０　（例えば、７４〜８０）重量％のアクリルポ
リマーを含有する。

０１〜Ｃ２ニトロアルカン、Ｃ１〜Ｃ４モノヒドロキシ
アルカノールおよび水と共存するアクリルポリマー（前
述したような〉は普通水和し約１００〜１４５℃の温度
で溶融する。そのような水和および溶融温度は特定のア
クリルポリマーおよび存在する０１〜Ｃ２ニトロアルカ
ン、Ｃ０〜Ｃ４モノヒドロキシアルカノールおよび水の
濃度に依存することが判明し、各組酸物毎に決定し得る
。アクリルポリマーと共に特定の濃度で存在するＣ１〜
Ｃ２ニトロアルカンおよびＣＩ〜Ｃ４モノヒドロキシア
ルカノールはアクリルポリマーが水和し溶融する温度に
著しい程度に有利に影響するであろう。従って、本発明
によれば、アクリルポリマー溶融温度は著しく低下し、
今や、何ら有意のポリマー劣下を生ずることなしにポリ
マー水和および溶融温度を実質的に越える溶融押出し温
度を用いることができる。ある与えられた系の水和およ
び溶融温度は、４Ｑｍｊ！の容量と５ｕの壁厚を有する
密封ガラスアンプル中に各成分を入れてアンプルを少な
くとも％充填し、これを初期溶融について温度を５℃／
３０分の速度で上昇させる制御した均一温度の油浴中で
加熱しながら注意深く観察することによって都合良く測
定できる。実質的に均質な溶融物を構成する各成分は通
常溶融押出し時に約１４０〜１９０℃（最も好ましくは
約１５０〜１８５’Ｃ）の温度に供せられる。好ましい
実施態様においては、溶融押出温度は水和および溶融温
度より少なくとも１００最も好ましくは２０℃（例えば
、２０〜３０℃またはそれ以上）高い。

そのような水和および溶融温度より高い塩度維持は溶融
物の粘度の著しい低下をもたらしフィラメント毎の所望
のデニールを有する紡糸したま＼の繊維の形成を可能に
することが見い出された。有意のアクリルポリマー崩壊
は１９０　’Ｃよりかなり高い温度で生ずる傾向にある
ことも見い出した。

従って、そのような温度は最良の結果を得るためには回
避する。

実質的に均質な溶融物の溶融押出を行ってアクリルマル
チフィラメント状材料を形成させるのに用いる装置は通
常の溶融紡糸ポリマーの溶融押出に普通使用する装置で
あり得る。標準の押出混合部分、ポンプおよびフィルタ
ーを使用し得る。紡糸合口の押出オリフィスは通常５０
０〜５０，０００（好ましくは１，０００〜２４，００
０）個−である複数のオリフィスを含んでいる。

本発明方法は、溶液紡糸法と異なり、広範囲の予じめ定
めた実質的に均一な断面形状を有するアクリル繊維を信
頼できる根拠で形成できる能力を与える。例えば、実質
的に円形の断面以外に、予じめ定めた実質的に均一な非
円形状断面も形成できる。代表的な非円形状断面は三日
月型（即ち、Ｃ型）、正方形、長方形、多裂梨型（例え
ば、３〜６裂葉形）等である。実質的に円形の繊維を形
成させる場合、紡糸合口の円形開口は９通約４０〜６５
ミクロン径である。約１００〜１０，０００　ｐｓｉ（
約７〜７０３ｇ／ｃ＋ｄ）の押出圧を溶融押出時に普通
用いる。

実質的に均質な溶融物は、押出オリフィスを出るとすぐ
に、約２５〜２５０℃（好ましくは約８０〜２００℃）
の温度で用意された実質的に非反応性のガス雰囲気を有
するフィラメント形成ゾーン中に長さ方向の張力下で通
る。このフィラメント形成ゾーン中で使用する代表的な
実質的に非反応性のガス雰囲気には窒素、水蒸気、空気
、二酸化炭素、およびこれらの混合物がある。窒素およ
び水蒸気雰囲気が特に好ましい。実質的に非反応性のガ
ス雰囲気はフィラメント形成ゾーン中で約Ｏ〜１００ρ
ｓｉｇ　　（０〜７ｇ／ｃｎｌ）の圧力下〔好ましくは
１０〜５０　ｐｓｉｇ　　（０，７〜３．５２　ｇ／　
ｃｉ　）の過圧下〉で用意される。窒素雰囲気を用いる
こきには、紡糸したま＼の生成物の空隙性：ま幾分減少
していることを見い出した。

押出し時に溶融物中に存在しているＣ１〜Ｃ２ニトロメ
タン、Ｃ１〜Ｃ４モノヒドロキシアルカノールおよび水
の実質的部分を上記フィラメント形成ゾーン中で発生さ
せる。幾分かのニトロアルカン、モノヒドロキシアルカ
ノールおよσ水はフィラメント形成ゾーン中のガス雰囲
気中に存在するであろう。フィラメント形成ゾーン中に
存在する非反応性ガス雰囲気は溶融物が固形のマルチフ
ィラメント状ｔｔｌｌに転換するとき発生する物質を制
御された方法で除去するようにパージする。紡糸したま
＼のマルチフィラメント材料がフィラメント形成ゾーン
を出るとき、該材料は好ましくはポリマー基準で６重量
％を越えないニトロアルカンとモノヒドロキシアルカノ
ールを含有している。

本発明の概念に従って紡糸合口を通過した後、実質的に
は均質な溶融物と得られたアクリルマルチフィラメント
材料はそのような材料で達成され得る最高延伸比よりも
実質的に低い比較的低延伸比で延伸する。例えば、使用
する延伸比は普通可能であろう約２０：１の最高延伸比
よりも良好に低い約０．６〜６．０：１（好ましくは１
，２〜４．２＝１）である。そのような最高延伸比は連
続条延伸段階（例えば、２段階）で繊維を延伸すること
によって可能である延伸比として定義される。遠戚する
延伸基準は紡糸合口の孔径および長さ方向の張力度によ
り影響されるであろう。延伸は好ましくはフィラメント
形成ゾーン中で紡糸ライン上での長さ方向の張力の維持
によるフィラメント形成と同時に実施する。また、その
ような延伸の一部はフィラメント形成ゾーン中でフィラ
メント形成と同時に行い得、また延伸の一部は１つ以上
の隣接の延伸ゾーン中で行い得る。

そのような初期延伸終了時で得られた紡糸したま＼のア
クリルマルチフィラメント材料は普通フィラメント当り
約３〜４０のデニールを示す。繊維断面が実質的に円形
である場合、フィラメント当りのデニールは普通約３〜
１２である。フィラメント断面が非円形である場合、フ
ィラメント当りのデニールは普通約６〜４０の範囲内に
ある。

断面を検査したときの紡糸したま＼のアクリル繊維中で
観察される空隙は一部に１．０ミクロン以下であり、好
ましいのは０．８ミクロン以下である。

小ａ度の抗凝固剤および静電防止剤も必要に応じてマル
チフィラメント材料にそのさら？よる加工前に適用で、
きる。例えば、これらの添加剤はこれらを約０．５重量
％の合計濃度で含有する水性エマルジョンから適用でき
る。改良された操作性もそのような添加剤によって付与
できる。

次に、上記のアクリルマルチフィラメント材料をその長
さ方向で約９０〜２００℃（好ましく１ま約１１０〜１
７５℃）の温度で用意された加熱処理ゾーンに比較的一
定の長さで通して該材、料中に存在する実質的にすべて
の残りのニトロアルカン、モノヒドロキシアルカノール
および水の発生、並びに繊維内部構造中に存在し得る空
隙の実質的な凝縮を行う。加熱処理ゾーンを通過する間
に、マルチフィラメント材料は最初わずかに収縮し次い
でわずかに伸張させて全体的に実質的に；定の長さを達
成できる。全体的な収縮および伸張は、加熱処理ゾーン
を通過させる間に、好ましくは５％以下最も好ましくは
３％以下（例えば、±２％以下）に保つべきである。加
熱処理ゾーン中に存在するガス雰囲気に好ましくはアク
リルマルチフィラメント材料と実質的に非反応性であり
、最も好ましいのは空気である。好ましい実施態様にお
いては、上記繊維材料は加熱処理ゾーン中に存在する吸
引ドラム乾燥機のドラムと接触する。また、繊維材料は
少なくとも１個の加熱ロールの表面と接触し得る。この
処理工程の終了時に、アクリルマルチフィラメント材料
はポリマーの重量基準で２．０重量％以下（最も好まし
くは１．０重量％以下）のＣ１〜Ｃ２ニトロアルカン、
Ｃ＋”’Ｃｎモノヒドロキシアルカノールおよび水を含
有している。この処理工程の終了時に、アクリルマルチ
フィラメント材料は普通ポリマー基準で０．２重量％か
ら１．０重量％以下のＣ＋−Ｃｚニトロアルカン、Ｃ１
〜Ｃ４モノヒドロキシアルカノールおよび水を含有して
いる。

得られたアクリルマルチフィラメント材料は次に昇温下
で少なくとも３：１　（例えば、約４〜１６：１）の延
伸比でさらに延伸して約０．３〜５．０（例えば、０．
５〜２．０）の平均単一フィラメントデニールを有する
マルチフィラメント材料を形成させる。上記特定範囲内
の高い延伸比は比較的低デニールの繊維形成を普通伴う
。そのような延伸は好ましくは繊維材料が水蒸気を含有
する雰囲気中に懸垂している間に縦方向の張力を適用す
ることによって行う。好ましい実施態様においては、実
質的に飽和水蒸気を約１０〜３　Ｑ　ｐｓｉｇ（約０．
７〜２．１　ｇ　／ｃｒＡ）の過圧下で約１１５〜１３
５℃の温度で与える。また、好ましい実施態様において
は、アクリルマルチフィラメント材料はそのような延伸
を行う直前に熱水、水蒸気（好ましくは実質的に飽和水
蒸気）またはこれらの混合物を含有する雰囲気中に通す
ことによって繊維長に実質的変化なしに状態調節（コン
ディショニング）する。そのような状態調節は繊維をよ
り容易に取扱い易くして高度に均一な形で最終延伸を行
う。アクリルマルチフィラメント材料が実質的に円形の
断面を有する場合、延長後のフィラメント当り約０．３
〜１．５（例えば、約０．５〜１．２）のデニールが好
ましく示される。アクリルマルチフィラメント材料が非
円形断面を有する場合、延伸後のフィラメント当り約０
．５〜５．０（例えば、０．７〜３．０）のデニールが
普通示される。

非円形断面を有する繊維を製造する場合、延伸後の繊維
はすべての内部位置からの最近接表面が距離的に８ミク
ロンより小さい（最も好ましくは距離的に６ミクロンよ
り小さい）形状を普通示す。

好ましい実施態様においては、三日月型および多裂梨型
フィラメントがアクリルマルチフィラメント材料を構成
する。そのような好ましい実施葱様においては、三日月
型アクリルフィラメントを形成させる場合、三日月の２
つの先端を結ぶ中心線上の内部点と最も近いフィラメン
ト表面との間の最大距離が８ミクロンより小さく　（最
も好ましくは６ミクロンより小さく）、中心線の長さは
一般にそのような最大距離の少なくとも４位（最も好ま
しくは少ｔくとも５倍）である。好まし５）実施態様に
おいて、少なくとも３裂葉形を有する多裂梨型アクリル
フィラメントを形成させる場合（例えば、３〜６裂葉形
）、すべての内部位置からの最近接フィラメント表面は
距離的に８ミクロンより小さい（最も好ましくは６ミク
ロンより小さい）。

多裂梨型アクリル繊維においては、総フィラメント断面
積対フィラメントコア断面積の比は、好ましくは、フィ
ラメントコア断面積をフィラメント断面周囲内で内接す
る最大円の面積として定義したとき、１．６７：１より
も大きい（最も好ましくは２．０：ｌよりも大きい）。

得与れるアクリル繊維は好ましくは少なくとも５．０ｇ
／デニール最も好ましくは少なくとも６．０ｇ／デニー
ルの平均単一フィラメント引っ張り強度を有する。単一
フィラメント引っ張り強度は標準の引っ張り試験機で測
定でき好ましくは少なくとも２０回の破壊の平均である
。得られるアクリル繊維は従来技術の幾つかの溶融紡糸
アクリル繊維が示すような独立の外皮／コアまたは独立
の外ざやの存在がない。また、得られるアクリルマルチ
フィラメント材料は炭素繊維生産において必要な比較的
低デニール、および従来技術の溶融紡糸アクリルマルチ
フィラメント材料に普通に存在する破壊フィラメントと
介在性表面毛羽立ちの実質的な不存在を示す。

本発明方法により形成したアクリルマルチフィラメント
材料は高強度炭素繊維を形成する熱転換に良好に適する
ことを示している。そのような熱処理は溶液法によって
形威させたアクリル繊維を炭素繊維に転換するときに従
来用いる通常の方法によって実施できる。例えば、繊維
を酸素含有雰囲気（例えば、空気）中で約２００〜３０
０℃またはそれ以上の温度で加熱することによって先ず
熱安定化させる。続いて、繊維を非酸化性雰囲気（例え
ば、窒素）中で１０００〜２０００℃またはそれ以上の
温度に加熱して得られる炭素繊維が少なくとも９０重量
％の炭素を含有する炭素化を行う。得られる炭素繊維は
普通少なくとも１．０重量％の窒素（例えば、少なくと
も１．５重量％の窒素）を含有する。当業者にとっては
明らかなように、低い窒素濃度は一般に高い熱処理温度
を伴う。

繊維は、必要ならば、グラファイト化を達成するために
、非酸化性雰囲気中で幾分高い温度に加熱し得る。

得られる炭素繊維は普通フィラメント当り約０．２〜３
．０（例えば、約０．３〜１．０）の平均デニールを示
す。三日月型断面を有する炭素繊維を形威させる場合、
三日月の２つの先端を結ぶ中心線上の内部点と最も近い
表面との間の最大距離は５ミクロンより小さく　（最も
好ましくは３．５ξクロンより小さく）、中心線はその
ような最大距離の少なくとも４倍（最も好ましくは少な
くとも５倍）が好ましい。少なくとも３裂葉（例えば、
３〜６裂葉）の多裂葉型炭素繊維を形成させる場合、す
べての内部位置からの最近接フィラメント表面は、好ま
しい実施態様において、距離的に５ミクロンより小さく
、最も好ましくは距離的に３．５ミクロンよりも小さい
。また、このような多裂葉型炭素繊維においては、総フ
ィラメント断面積対フィラメントコア断面積の比が、フ
ィラメントコア断面積をフィラメント断面周囲内で内接
し得る最大円の面積として定義した場合に、１．６７：
１よりも大きいことが好ましい（最も好ましくは２．０
：１より大きい）。多裂葉型炭素繊維が著しく明白な葉
形を有する場合、繊維の慣性の曲げモーメントが増大し
それによってそのような繊維の圧縮強度を向上させる。

さらに、本発明方法はマトリックス材料に対する良好な
結合性のための比較的高表面積を有する良品質炭素繊維
の形成を可能にする。

また、本発明の方法により形成したアクリルマルチフィ
ラメント材料は炭素繊維を形成する熱転換をしない場合
の利用性も見い出している。例えば、得られるアクリル
繊維は良品質アクリル繊維を必要とする織物または工業
用途において使用できる。９０重量％以下の炭素を含有
する熱安定化または′＠Ｂ分炭素炭素化繊維た形威し得
る。

得られたアクリルマルチフィラメント材料の熱安定化お
よび炭素化から得られる炭素繊維材料は少なくとも３５
０，０００　ｐｓｉ　（２４，６０５ｇ／ｃｆｌＩ）　
　（例えば、少なくとも４５０，０００　ｐｓｉ　（３
１，６３７ｇ／ｃｏり　）の含浸ストランド引っ張り強
度を普通示す。実質的に円形のアクリル繊維の熱処理か
ら得られる実質的に円形の炭素繊維は、好ましくは、少
なくとも４５０．０００　ｐｓｉ　（３１，６３７ｇ／
ｃＪ）　　（最も好ましくは５００，０００　ｐｓｉ　
（３５，１５０ｇ／ｃｏり　）の含浸ストランド引っ張
り強度と少なくとも１０，０００，０００　ｐｓｉ（７
０３，０００ｇ／ｃｕｔ）　　（最も好ましくは少なく
とも３０’、ＯＯｏ、０００　ｐｓｉ　（２，１０９，
０００ｇ／ｃｆｆｌ）　）の含浸ストランド引張り弾性
率を示す。非円形アクリル繊維の熱処理から得られる予
じめ定めた形状の非円形アクリル繊維は、好ましくは、
少なくとも３５０．０００　ｐｓｉ　　（２４，６０５
ｇ　／　ｃ＋＋ｔ）　　（最も好ましくは少なくとも４
５０，０００　ｐｓｉ　（３１，６３７ｇ／ｃｆｌｌ）
　〕の含含浸ストランド引り強度と少なくとも１０．０
００．０００ｐｓｉ　　（７０３，０００ｇ／ｃｆｆｌ
）　　（最も好ましくは少なくとも３０，０００，００
０　　ｐｓｉ　（２，１０９，０００ｇ／ｃｆｆｌ）　
）の含浸ストランド引張弾性率、および破壊フィラメン
トの実質的不存在を示す表面毛羽立ちの実質的不存在を
示す。得られる炭素繊維の断面を検査したとき、明らか
な空隙はいずれも一般に０．５ミクロン以下の大きさく
好ましくは０．３．クロン以下）であり繊維の強度を制
限していないようである。

本明細書で述べる含浸ストランド引っ張り強度および含
浸ストランド引張り弾性率は好ましくは６個の代表的な
試験片を試験したときの平均値である。そのような試験
において、ストランド含浸用に用いた樹脂組成物は典型
的には１，０００ｇのエポン８２ｇエポキシ樹脂（シェ
ルケミカル社より入手可能）、９００ｇのナディソクメ
チルアンハイドライド（アライドケミカル社より人手可
能）、１５０ｇのアデカＥＰＵ−６エボキシ（アサヒデ
ン力コウギョウ社より人手可能）、およびＬｏｇのベン
ジルジメチルアミンを含む。マルチフィラメントストラ
ンドはＩＮのブリーダークロスを付着した回転ドラムで
巻き、上記の樹脂組成物をストランドの露出外表面に均
一に適用する。次に、樹脂含浸ストランドの外表面をは
く離紙で被覆しストランド付着ドラムを３０分間回転さ
せる。はく離紙を次に取り除き、過剰の樹脂をストラン
ドからブリーダークロスと２本ロールを用いて絞り出す
。次に、ストランドをドラムから取り外しポリテトラフ
ルオロエチレンコーティング平坦ガラスプレート上に巻
き、１５０℃で２時間４５分で硬化させる。ストランド
を１０００ボンド（４５３，６ｋｇ）荷重セル、空気入
りゴム張りグリップ、および２インチ（５，０１ｃｍ）
ゲージ長を用いた歪ゲージ伸び計を備えたインストロン
１１２２テスターのような汎用テスターを用いて試験す
る。

引張り強度および引張り弾性率は次の等式に従ってスト
ランドの断面積に基づいて算出する：式中：　Ｆ−破壊
荷重（ポンド） Ｗ＝サイズなしの降伏値 ｄ＝炭素繊維密度（ｇ／ｃ＋ｄ） ０．６４５　＝単位換算率 式中：　Ｔ−伸び計の０．５％歪での引張り荷重（ポン
ド） Ｗ＝サイズなしの降伏値 ｄ＝炭素繊維密度（ｇ／ｃｆｆｌ） ０．０Ｏ０６４５＝単位換算率 ０．００５　＝歪（インチ／インチ） 炭素繊維を繊維補強材として含有させる複合物品を形成
できる。そのような繊維補強材用の代表的なマトリック
スにはエポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、熱可塑性ポ
リマー、炭素等がある。

尖旌斑 以下の実施例は図面で示す装置配列、繊維内部構造およ
び繊維断面についてなされた参考としての本発明の特定
の例示として提示するものである。

しかしながら、本発明を各実施例で述べる特定の細部に
限定するものでないことを理解すべきである。

天４１４Ｌ 本発明の方法で使用したアクリルポリマーは水性懸濁重
合によって調製し、９３重量％の反覆性アクリロニトリ
ル単位、５．５重量％の反覆性メチルアクリレート単位
、および１．５重量％の反覆性メタクリル酸単位を含ん
でいた。このアクリルポリマーは約１．４の極限粘度と
約５５．０００の動粘度（ＭＫ）を示した。

得られたポリマースラリーを遠心機を用いて約５０重量
％水まで脱水し、０．２０％のステアリン酸ナトリウム
と０，２０％のソルビタンモノラウレートをポリマーと
リボンブレングー中で混合した（ポリマー乾燥基準）。

ステアリン酸ナトリウムは潤滑機能として作用し、ソル
ビタンモノラウレートはポリマー全体に亘って水の分散
を促進するように機能した。

得られたウェットアクリルポリマーケーキを１／８　イ
７チ（３，１７５ｓｒ）径の開口を通して押出してペレ
ットを形成し、得られたペレットを、ベルトに乗せ約１
２３℃のエアオープンに通しながら、約２重量％の水分
含量まで乾燥させた。次に、得られたペレットにニトロ
メタン、メタノールおよび水を適切な量でＶ型ブレンダ
ー中でスプレーした。得られたペレットは組成物の総重
量基準で約７４．４重量％のアクリルポリマー、約５．
２重量％のニトロメタン、約４．６％のメタノールおよ
び約１５．７重量％の水を含んでいた。ポリマーの重量
基準では、得られたポリマーは約７重量％のニトロメタ
ン、約６．２重量％のメタノールおよび約２１．１重量
％の水を含有していた。総溶媒濃度（即ち、ニトロメタ
ン＋メタノール）はポリマー基準で約１３．２重量％で
あった。この組成物の水和および溶融温度は、前述のよ
うにして測定したとき、約１２５℃である。

第１図に関連して、ペレットはホッパー２からＩＡイン
チ（３，１７５ｃｍ）シングルスクリユー押出機４に供
給し、そこで、アクリルポリマーを溶融し他の成分と混
合してニトロメタン、メタノールおよび水と混合した実
質的に均質な溶融物を調製した。第１ゾーンの押出機の
胴体温度は１２０℃であり、第２ゾーンでは１６５℃で
あり、第３ゾーンでは１７０℃であった。押出機４と一
緒に使用した紡糸合口は５５ミクロン径の３０２１ケの
円形孔を有し、実質的に均質な溶融物は、８０〜１３０
℃の温度勾配を有する窒素吹き込みを備えたフィラメン
ト形成ゾーン８中に押出したとき、約１５５℃であった
。勾配の高い方の温度は紡糸合口の面に近くであった。

フィラメント形成ゾーン８中の窒素は４０　ｐｓｉｇ　
　（２，８ｇ　／ｃＩＩりの加圧下に供給した。

上記の実質的に均質な溶融物およびマルチフィラメント
材料をフィラメント形成ゾーン８中で溶融物が紡糸合口
６の面を出すとすぐに約１．６：１の比較的小さい延伸
比で延伸させた。著しくそれより大きい延伸も可能であ
り生成物は他の延伸段階でも延伸されることに留意すべ
きである；しかしながら、そのような追加の延伸は本発
明の方法全体の概念と維持するために実施しなかった。

フィラメント形成ゾーン８から出たとき、紡糸したま＼
のアクリルマルチフィラメント材料は水が導管１２から
供給されるウォーターシール１０を通過させる。オリフ
ィスシール１４はウォーターシール１０の底部に向って
位置させた。貯水槽１６はウォーターシール１０の下部
に位置し、排出管１８の操作により所望の水準に調節し
た。紡糸したま＼のアクリルマルチフィラメント材料は
フィラメント破壊を実質的に含まず、ウォーターシール
１０内に位置する１対の斜めロール２０と２２の周りを
多数回巻きで通過させた。均一な張力が１対の斜めロー
ル２０と２２により紡糸ライン上に維持されて上記の特
定の小延伸比を達成した。

得られた紡糸したま＼のアクリルマルチフィラメント材
料はフィラメント当り約ｌＯのデニール、独立外ざやの
不存在、実質的に円形の断面および前述したように断面
で検査したときｏ、５ｓクロンより大きい内部空隙の実
質的な不存在を示した。

本発明方法のこの段階で得た代表的な実質的に円形の紡
糸したま＼のアクリル繊維の断面の写真例示である第２
図を参照されたい。

紡糸したま＼のアクリルマルチフィラメント材料はロー
ル２４上を通過地、ガイドロール３２と３４上を通る前
にエマルジョン総重量基準で０．４重量％の濃度の水中
シリコーンオイルを含んだ容器３０内のロール２６と２
８の周りを通過させた。

シリコーンオイルは抗凝固剤として働き工程の後の段階
中での繊維取扱い性を改善した。エマルジョン総重量基
準で０．１重量％の濃度の分子量４００を有するポリエ
チレングリコール静電防止剤を容器３０内に存在した。

次に、アクリルマルチフィラメント材料をその長さ方向
にガイドロール３６上を通過させ、１７０℃の循環空気
を供給される加熱処理炉３８に通し、こ＼で、フィラメ
ント材料は吸引ドラム乾燥機の回転ロール４０の表面と
接触する。空気を加熱処理炉３日中にその上部および底
部に沿って導入しドラム４０表面の有孔を通して吸引し
た。加熱処理炉３８を比較的一定の長さで通過する間に
、繊雄牛に存在する実質的にすべてのニトロメタン、メ
タノールおよび水が発生し、繊維中に元々存在する空隙
すべてを実質的に凝縮させた。加熱処理。

炉から引き出す前のアクリル繊維材料はガイドロール４
２を通過した。所望の張力はアクリルマルチフィラメン
ト材料上に該材料が１群の引張りロール４４により加熱
処理炉３８を通るときに維持された。得られたアクリル
マルチフィラメント材料はポリマー重量基準で１重量％
以下のニトロメタン、メタノールおよび水を含有してい
た。走査電子顕微鏡を用いて検査したとき、第３図で示
すように、加熱処理工程前の紡糸したま５のアクリル繊
維中に存在する空隙の大きさの全体的な減少が典型的に
生じたことを見い出した。

加熱処理炉３８を通過したのちのアクリルマルチフィラ
メント材料は２０　ｐｓｉｇ　　（１，４ｇ／ｃｎ）お
よび約１２４℃で供給される飽和水蒸気を含有する延伸
ゾーン４６中で１１．１：１の延伸比で延伸させた。そ
のような延伸の直前に、繊維材料は実質的に一定の長さ
で状態調節ゾーン４８中に存在する同じ圧力と温度の飽
和水蒸気を含有する雰囲気に通して予備処理を行った。

適切な張力が複数群の引張りロール４４．５０、および
５２の相対速度の調整により状態調節ゾーン４８と延伸
ゾーン４６中で維持された。そのような延伸の後、アク
リルマルチフィラメント材料はガイドロール５４上を通
過しコンテナー５６中にピッドリング（ｐｉｄｄｌｉｎ
ｇ）により集めた。生成物はフィラメント当り約０，９
５のデニールを示し、約１１ミクロンの平均フィラメン
ト直径を示し、高強度炭素繊維への熱転換に良好に通し
、約６〜７ｇ／デニールの平均単一フィラメント引張り
強度を有していた。得られたアクリル繊維は従来技術の
溶融紡糸アクリル繊維が普通に示すような独立の外皮／
コアまたは独立の外ざやの存在を欠いていた。

また、表面毛羽立ちの不存在によって明らかのように得
られた繊維内に破壊フィラメントは実質的に存在しなか
った。

上記アクリルマルチフィラメント材料を約１３０分間空
気炉を通しその間に繊維材料を２４５〜２６０℃の範囲
の漸次的に増大する温度に供することによって熱安定化
させ、その間に繊維材料は長さで約５％収縮処理された
。得られた熱安定化繊維材料の密度は約１．３１　ｇ　
／ｃ１．であった。

次に、熱安定化アクリルマルチフィラメント材料をその
長さ方向に実質的に一定の長さで約１３５０℃の最高温
度で供給される窒素含有雰囲気中に通すことによって炭
素化し、続いて、電気分解的に表面処理してそのマトリ
ックス形成材料に対する接着性を改良した。この炭素繊
維は９０重重量以上の炭素と約４．５重量％の窒素を含
有していた。

本発明の代表的な実質的に円形のアクリル繊維の熱処理
によって形成させた代表的な実質的・に円形の炭素繊維
の写真である第４図を参照されたい。

走査電子顕微鏡を用い１５，０００　Ｘの倍率で検査し
たとき、若干の小空隙が炭素化の結果として再出現して
いることが判明した。これらの空隙は一般に０．３ミク
ロンより小さい大きさであり後述するように繊維の強度
は制限するようではない。得られた炭素繊維は実質的な
円形断面を示し、また約５４５．０００　ｐｓｉ　（３
８，３１６ｇ　／ｃｎｌ）の平均含浸ストランド引張り
強度、約３９，０００，０００　ｐｓｉ　（２，７４１
，７００ｇ　／ｃｏりの平均含浸ストランド引張り弾性
率、および約１．４％の平均伸度を示した。生成物は約
０．１８２ｇ／ｍの重さを有し、フィラメント当り約０
．５の平均デニールを有し、約６．７ξクロンの平均フ
ィラメント径を示し、約１．７７ｇ／ｃＪの密度を有し
ていた。得られた炭素繊維製品中に、表面毛羽立ちの不
存在によって明らかなように、破壊繊維は実質的に存在
しなかった。

良好な機械的性質を示す複合物品は上記炭素繊維が繊維
補強材として機能するときに形成できる。

比較目的において、実施例１の方法を中間加熱処理工程
を省略するかあるいは延伸のすべてを実質的に完全なニ
トロメタン、メタノールおよび水の除去前に行った以外
は繰返した場合、炭素繊維生産に良好には適さない著し
く劣った製品が製造される。また、ニトロアルカンとモ
ノヒドロキシアルカノールを押出時の実質的に均質な溶
融物から省略した場合も著しく劣った結果が得られる。

上記の実施例１は本発明方法が高強度炭素繊維への熱転
換に好適なアクリル繊維を生産する信頼性なる溶融紡糸
法を提供することを示している。

そのようにして得られる炭素繊維は溶液紡糸アクリル繊
維由来の炭素繊維が従来利用されている用途において使
用できる。また、炭素繊維プレカーサー形成法を簡素化
した方法で実施できる。また、従来技術で必要としてい
た大量の溶媒の使用および操作も省略できる。得られる
繊維は第４図に示すような小空隙の存在にもかかわらず
満足できる機械的性質を示すことを見い出した。

実豊明主 実施例１を実質的に繰返したが、均質溶融物を約１３４
℃の温度を有する水蒸気吹き込みを供給するフィラメン
ト形成ゾーン８中に押出した。フィルム形成ゾーン８中
の水蒸気は３０　ｐｓｉ　（２，１ｇ　／ｃｎＯの加圧
下で供給した。

得られた紡糸したま＼のアクリルマルチフィラメント材
料はわずかに大きい内部空隙を示すことが判った。繊維
を前述のように断面で検査したとき、大きさで０．８ミ
クロンより大きい内部空隙は実質的に存在しなかった。

本発明方法のこの段階で得られた代表的な実質的に円形
の紡糸したま＼のアクリル繊維の写真である第５図を参
照されたい。加熱処理の後は、第６図で示すように、紡
糸したま覧のアクリル繊維において存在した空隙の大き
さは典型的に全体的に減少する。

得られた炭素繊維は約４８７，０００　ｐｓｉ　（３４
，２３６ｇ／ｃｆｌＩ）の平均含浸ストランド引張り強
度、約３６．７００，０００　ｐｓｉ　（２，５８０，
０１０ｇ／ｃｔｄ）の平均含堤ストランド引張り弾性率
、および約１．３３％の平均伸度を示した。第７図は代
表的な炭素繊維の外観を示す。この写真は若干の小空隙
が炭素化の結果として再出現し一般に大きさで０．５ミ
クロンより小さいことを示している。

犬晃班主 実施例１を実質的に繰返したが、３裂葉の開口を有する
紡糸合口６を用いて３裂葉断面を有するフィラメントを
形成させた。溶融前のベレットはポリマー基準で約７重
量％のニトロメタン、約６．１重量％のメタノール、お
よび約２１．１ｊｉ量％の水を含有していた。総溶媒濃
度（即ち、ニトロメタン＋メタノール）はポリマー基準
で１３．１重量％であった。前述したようにして測定し
たときのこの組成物の水和および溶融温度は約１２５℃
であった。

紡糸合口は名菓が長さ４０ミクロンおよび幅３０ごクロ
ンであり名菓が・１２ｏ０中心で等間隔にある２０１２
個のＹ型即ち３裂葉押出オリフィスを有していた。毛細
管長さは中心から名菓の末端まで減少していた。

押出機の胴体温度は第１ゾーンで１２０ｔ’であり、第
２ゾーンで１６５℃であり、第３ゾーンで１７５℃であ
り、溶融物は２０　ｐｓｉｇ　　（１，４ｇ／Ｃｌ１１
）の窒素を含有するフィラメント形成ゾーン８中に押出
したとき約１５５℃であった。

得られた加熱処理直前の３裂葉フィラメント断面を有す
る紡糸したま＼のアクリルマルチフィラメント材料はフ
ィラメント当り約１５のデニールを有していた。このア
クリルフィラメント内の内部位置からの最近接フィラメ
ント表面は一般に５ξクロンより小さかった。加熱処理
炉３８を通過後のアクリル３裂葉マルチフィラメント材
料を１１．１：１の延伸比で延伸させた。このアクリル
生成物は、フィラメント当り約１．４のデニールを示し
、高強度炭素繊維への熱転換に良好に通し、約５〜６ｇ
／デニールの平均単一フィラメント４張り強度を有して
いた。

上記３裂葉型アクリルマルチフィラメント材料を約６０
分間空気用に通しその間に該繊維材料を２４３〜２６０
℃の範囲の漸次的に上昇する温度に供することによって
熱安定化した。炭素化は約１３７０℃で行った。得られ
た炭素繊維は９０重重量以上の炭素と約４．５重量％の
窒素を含んでいた。第８図は本発明の方法に従って形成
させた３裂葉型炭素繊維の代表的な断面を示す。炭素フ
ィラメント内のすべての内部位置からの最近接フィラメ
ント表面は約３ξクロンよりも大きくなかった。総フィ
ラメント断面積対フィラメントコア断面積の比はフィラ
メント断面周囲内に内接し得る最大円の面積として定義
したとき２．３：１であった。

得られた３裂葉型炭素繊維はフィラメント当り約０．７
４のデニール、約４４１，０００　ｐｓｉ（３１，００
０ｇ／　ｃｏｔ　）の平均含浸ストランド引張り強度、
約３６、６００．０００　ｐｓ　ｉ　（２，５７２，９
８０ｇ／　ｃｕｔ）の平均含浸ストランド引張り弾性率
、１．２１％の平均伸度を有し、さらに、約１．７７ｇ
／ｃＪＩ！の密度を有していた。

得られた炭素繊維製品内には表面毛羽立ちの不存在で明
らかなように破壊フィラメントは実質的に存在しなかっ
た。良好な機械的性質を示す複合物品は上記炭素繊維が
繊維補強材として機能するときに形成できる。

失旌拠工 実施例３を実質的に繰返したが、均質溶融物は約１３４
℃の温度を有する水蒸気吹き込みを供給するフィラメン
ト形成ゾーン８中に押出して３裂葉断面を有するフィラ
メントを形成させた。フィラメント形成ゾーン中の水蒸
気は３０　ｐｓｉ　（２，１ｇ／ｃｄ）の加圧下で供給
した。

得られた炭素繊維は約４１０，０００　ｐｓｉ（２８，
８２３ｇ／ｃＩ１１）の平均含浸ストランド引張り強度
、約３５．６００，０００　ｐｓｉ（２，５０２，６８
０ｇ　／ｃｎＯの平均含浸ストランド引張り弾性率、お
よび約１．１６％の平均伸度を示した。代表的な炭素繊
維の断面を第９図に示す。

本発明を好ましい実施態様について説明して来たけれど
も、変形および修正が特許請求する本発明の概念を逸脱
することなしになし得ることは理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は高強度炭素繊維への熱転換に特に適する本発明
によるアクリルマルチフィラメント材料の好ましい形成
装置配列の全体図である。 第２図はフィラメント形成ゾーン中で窒素を用いながら
、本発明に従って形成させた代表的な実質的に円形の紡
糸したま＼のアクリル繊維の断面写真である。この写真
は加熱処理工程の直前に３．０００　Ｘの倍率で撮り走
査電子顕微鏡の使用により得た。この写真は独立の外ざ
や（シース）の不存在および０，５ミクロンより大きい
空隙の実質的不存在を示す。 第３図は走査電子顕微鏡を用いて得た３、０ＯＯＸの倍
率での本発明の方法の加熱処理の終了時で得た代表的な
実質的に円形のアクリル繊維の断面写真である。窒素を
フィラメント形成ゾーンで用いた。この写真は独立の外
ざやの不存在および加熱処理工程前の紡糸したま＼のア
クリル繊維に存在していた空隙の大きさの実質的全体的
な低下を示す。 第４図は走査電子顕微鏡を用いて得た１５，０００Ｘの
倍率での本発明の代表的な実質的に円形のアクリル繊維
の熱処理により形成させた代表的な実質的に円形の炭素
繊維の断面写真である。窒素をアクリル繊維プレカーサ
ーを形成させたときのフィラメント形成ゾーン中で用い
た。この写真は若干の小空隙が炭素化の結果として再出
現し一般に０、３ミクロンより小さい大きさであること
を示す。 第５図はフィラメント形成ゾーン中で水蒸気を用いなが
ら本発明に従って形成させた代表的な実質的に円形の紡
糸したま＼のアクリル繊維の断面写真である。写真は３
．０ＯＯＸの倍率で加熱処理工程の直前で撮り走査電子
顕微鏡を用いて得た。この写真は独立の外ざやの不存在
および０．８ミクロンより大きい空隙の実質的不存在を
示す。 第６図は走査電子顕微鏡を用いて得た３、０ＯＯＸの倍
率での本発明方法の加熱処理終了時で得た代表的な実質
的に円形のアクリル繊維の断面写真である。水蒸気をフ
ィラメント形成ゾーン中で用いた。この写真は独立の外
ざやの不存在および加熱処理前の紡糸したま＼のアクリ
ル繊維中に存在していた空隙の大きさの実質的全、体的
低下を示す。 第７図は走査電子顕微鏡を用いて得た１５，０００Ｘの
倍率での本発明の代表的な実質的に円形のアクリル繊維
の熱処理により形成された代表的な実質的に円形の炭素
繊維の断面写真である。水蒸気をアクリル繊維プレカー
サーを形成させたときのフィラメント形成ゾーン中で用
いた。この写真は若干の小空隙が炭素化の結果として再
出現し一般に０．５ミクロンより小さい大きさであるこ
とを示す。 第８図は走査電子顕微鏡を用いて得た４、０ＯＯＸの倍
率での本発明方法に従って形成された代表的な三裂葉状
のアクリル繊維の熱処理により形成させた代表的な非円
形状炭素繊維の断面写真である。 窒素をアクリル繊維プレカーサーを形成させたときのフ
ィラメント形成ゾーン中で用いた。 第９図は走査電子顕微鏡を用いて得た４、０ＯＯＸの倍
率での本発明方法に従って形成させた代表的な三裂葉状
のアクリル繊維の熱処理により形成させた代表的な非円
形状炭素繊維の断面写真である。 水蒸気をアクリル繊維プレカーサーを形成させたときの
フィラメント形成ゾーン中で用いた。 ２・・・ホッパー ４−・−シングルスクリユー押出機、 ６−紡糸合口、 ８−・−フィラメント形成ゾーン、 １０−・・ウォーターシール、 １２・・・導管、 １４−・・オリフィスシール、 １６−貯水槽、 １８−排出管、 ２０．２２−斜めロール、 ２４−ガイドロール、 ２６．２８−・・ロール、 ３０・−容器、 ３２．３４．３６−・−ガイドロール、３０−・−加熱
処理炉、 ４〇一回転ドラム、 ４２・−ガイドロール、 ４４．５０．５２−引張りロール群、 ４６−延伸ロール、 ４８−状態調節ゾーン、 ５４−ガイドロール、 ５６−・・コンテナー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）昇温下で、（ｉ）少なくとも８５重量％のア
   クリロニトリルくり返し単位を含有するアクリルポリマ
   ー、（ｉｉ）該ポリマー基準で約３〜２０重量％のＣ＿
   １〜Ｃ＿２ニトロアルカン、（ｉｉｉ）該ポリマー基準
   で約０〜１３重量％のＣ＿１〜Ｃ＿４モノヒドロキシア
   ルカノール、および（ｉｖ）該ポリマー基準で約１２〜
   ２８重量％の水とから本質的になる実質的に均質な溶融
   物を調製すること、 （ｂ）上記実質的に均質な溶融物を、１４０〜１９０℃
   の範囲の温度で、複数の開口を含む押出オリフィスによ
   り、約２５〜２５０℃の範囲の温度で用意された実質的
   に非反応性のガス雰囲気を備えたフィラメント形成ゾー
   ンへ押出し、ここで押出しは、上記ニトロアルカン、存
   在する場合のモノヒドロキシアルカノールおよび水の実
   質的部分を発生させ、かつアクリルマルチフィラメント
   材料が形成される縦方向の張力下に行われ、 （ｃ）上記押出オリフィスを通った後の上記実質的に均
   質な溶融物とアクリルマルチフィラメント材料を約０．
   ６〜６．０：１の延伸比で延伸させること、 （ｄ）工程（ｂ）および（ｃ）後の上記得られたアクリ
   ルマルチフィラメント材料を、その長さ方向に、約９０
   〜２００℃の温度で用意された加熱処理ゾーンに通過さ
   せること、ここで該通過は該材料中に存在する実質的に
   すべての残りのニトロアルカン、存在する場合のヒドロ
   キシアルカノールおよび水の発生が起る比較的一定の長
   さで行うこと、および（ｅ）工程（ｄ）から得られた上
   記アクリルマルチフィラメント材料を昇温下に少なくと
   も３：１の延伸比で延伸して約０．３〜５．０の平均単
   一フィラメントデニールを有するアクリルマルチフィラ
   メント材料を形成させることを特徴とする高強度炭素繊
   維への熱転換に好適なアクリルマルチフィラメント材料
   の改良された形成方法。 ２、前記工程（ａ）の実質的に均質な溶融物が組成物の
   総重量基準で約７２〜８０重量％の前記アクリルポリマ
   ーを含有する請求項１記載の高強度炭素繊維への熱転換
   に好適なアクリルマルチフィラメント材料の改良された
   形成方法。 ３、前記Ｃ＿１〜Ｃ＿２ニトロアルカンがニトロメタン
   である請求項１記載の高強度炭素繊維への熱転換に好適
   なアクリルマルチフィラメント材料の改良された形成方
   法。 ４、前記Ｃ＿１〜Ｃ＿２ニトロアルカンを工程（ａ）の
   前記実質的に均質な溶融物中に前記ポリマーの重量基準
   で約５〜１４重量％の濃度で存在させ、前記Ｃ＿〜Ｃ＿
   ４モノヒドロキシアルカノールを工程（ａ）の前記実質
   的に均質な溶融物中に前記ポリマーの重量基準で約５〜
   １０重量％の濃度で存在させ、水が工程（ａ）の前記実
   質的に均質な溶融物中に前記ポリマーの重量基準で約１
   ５〜２３重量％の濃度で存在させる請求項１記載の高強
   度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマルチフィラメ
   ント材料の改良された形成方法。５、前記Ｃ＿１〜Ｃ＿
   ４モノヒドロキシアルカノールがメタノールである請求
   項１記載の高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリル
   マルチフィラメント材料の改良された形成方法。 ６、Ｃ＿１〜Ｃ＿２ニトロアルカンのＣ＿１〜Ｃ＿４モ
   ノヒドロキシアルカノールに対する濃度が６０：４０の
   重量比を越えない請求項４記載の高強度炭素繊維への熱
   転換に好適なアクリルマルチフィラメント材料の改良さ
   れた形成方法。 ７、工程（ａ）の前記実質的に均質な溶融物がさらに小
   濃度の潤滑剤と小濃度の界面活性剤とを含有する請求項
   １記載の高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマ
   ルチフィラメント材料の形成方法。 ８、前記実質的に均質な溶融物が、工程（ｂ）で押出す
   とき、約１５０〜１８５℃の濃度にある請求項１記載の
   高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマルチフィ
   ラメント材料の改良された形成方法。 ９、前記実質的に均質な溶融物が、工程（ｂ）で押出す
   とき、水和および溶融温度を少なくとも１５℃越える温
   度にある請求項１記載の高強度炭素繊維への熱転換に好
   適なアクリルマルチフィラメント材料の改良された形成
   方法。 １０、前記工程（ｂ）のフィラメント形成ゾーンの前記
   実質的に非反応性ガス雰囲気を約１０〜５０ｐｓｉｇ（
   約０．７〜３．５２ｋｇ／ｃｍ＾２）の過圧下で用意す
   る請求項１記載の高強度炭素繊維への熱転換に好適なア
   クリルマルチフィラメント材料の改良された形成方法。 １１、前記工程（ｂ）のフィラメント形成ゾーンの前記
   実質的に非反応性ガス雰囲気を８０〜２００℃の範囲の
   温度で用意する請求項１記載の高強度炭素繊維への熱転
   換に好適なアクリルマルチフィラメント材料の改良され
   た形成方法。 １２、工程（ｄ）の前記加熱処理ゾーンを約１１０〜１
   ７５℃の温度で用意する請求項１記載の高強度炭素繊維
   への熱転換に好適なアクリルマルチフィラメント材料の
   改良された形成方法。 １３、工程（ｄ）において、前記アクリルマルチフィラ
   メント材料を吸引ドラム乾燥機のドラムと接触させる請
   求項１記載の高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリ
   ルマルチフィラメント材料の改良された形成方法。 １４、工程（ｅ）において、前記得られたアクリルマル
   チフィラメント状材料を約４〜１６：１の延伸比で延伸
   させる請求項１記載の高強度炭素繊維への熱転換に好適
   なアクリルマルチフィラメント材料の改良された形成方
   法。 １５、工程（ｅ）の前記延伸を水蒸気を含有する雰囲気
   中で行う請求項１記載の高強度炭素繊維への熱転換に好
   適なアクリルマルチフィラメント材料の改良された形成
   方法。 １６、工程（ｅ）の前記延伸前に、前記アクリルマルチ
   フィラメント材料を、実質的に一定の長さで、熱水、水
   蒸気またはこれらの混合物を含有する雰囲気に通すこと
   によって状態調節する請求項１５記載の高強度炭素繊維
   への熱転換に好適なアクリルマルチフィラメント材料の
   改良された形成方法。 １７、工程（ｅ）の延長後に、前記アクリルマルチフィ
   ラメント材料が実質的に均一な実質的に円形の断面とフ
   ィラメント当り約０．３〜１．５デニールを有するフィ
   ラメントからなる請求項１記載の高強度炭素繊維への熱
   転換に好適なアクリルマルチフィラメント材料の改良さ
   れた形成方法。 １８、工程（ｅ）の延伸後に、前記アクリルマルチフィ
   ラメント材料がすべての内部位置からの最近接表面が直
   径で８ミクロンよりも小さい予じめ定めた実質的に均一
   な非円形断面を有するフィラメントを有する請求項１記
   載の高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマルチ
   フィラメント材料の改良された形成方法。 １９、工程（ｅ）の延伸後に、前記アクリルマルチフィ
   ラメント材料が実質的に均一な三日月状断面を有するフ
   ィラメントを含む請求項１記載の高強度炭素繊維への熱
   転換に好適なアクリルマルチフィラメント材料の改良さ
   れた形成方法。 ２０、工程（ｅ）の延伸後に、前記アクリルマルチフィ
   ラメント材料が実質的に均一な少なくとも３裂葉の多裂
   葉状断面を有するフィラメントを含む請求項１記載の高
   強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマルチフィラ
   メント材料の改良された形成方法。 ２１、約０．３〜５．０の平均単一フィラメントデニー
   ルと少なくとも５．０ｇ／デニールの平均単一フィラメ
   ント引っ張り強度を有する、断面で検査したとき独立の
   外ざやの存在しない約５００〜５０，０００本の実質的
   に連続するフィラメントを含む請求項１記載の方法によ
   り形成させた高強度炭素繊維への熱転換に好適な溶融紡
   糸アクリルマルチフィラメント材料。 ２２、三日月の２つの先端を結ぶ中心線上の内部点と最
   も近いフィラメント表面との間の最大距離が８ミクロン
   より小さく中心線の長さが一般にかかる最大距離の少な
   くとも４倍である三日月状断面を有する実質的に均一な
   フィラメントを含む請求項１記載の方法により形成させ
   た高強度炭素繊維への熱転換に好適な溶融紡糸アクリル
   マルチフィラメント材料。 ２３、すべての内部位置からの最近接フィラメント表面
   が距離的に８ミクロンより小さく、総フィラメント断面
   積対フィラメントコア断面積の比が、フィラメントコア
   断面積をフィラメント断面の周囲内で内接し得る最大円
   の面積として定義したとき、１．６７：１よりも大きい
   少なくとも３裂葉の多裂葉型断面を有する請求項１記載
   の方法によって形成させた高強度炭素繊維への熱転換に
   好適な溶融紡糸アクリルマルチフィラメント材料。 ２４、少なくとも９０重量％の炭素を含み、約０．２〜
   ３．０のフィラメント当りの平均デニールを示し、かつ
   少なくとも３０，０００ｐｓｉ（２４，６０５ｇ／ｃｍ
   ＾２）の含浸ストランド引っ張り強度を示す請求項１記
   載の方法によって製造した高強度炭素繊維への熱転換に
   好適なアクリルマルチフィラメント材料の熱安定化およ
   び炭素化により形成させたマルチフィラメント炭素質繊
   維材料。 ２５、予じめ定めた実質的に均一な非円形状断面を有し
   、少なくとも９０重量％の炭素を含有する請求項１記載
   の方法により製造した高強度炭素繊維への熱転換に好適
   なアクリルマルチフィラメント材料の熱安定化および炭
   素化により形成させたマルチフィラメント炭素質繊維材
   料。 ２６、三日月の２つの先端を結ぶ中心線上の内部点と最
   も近いフィラメント表面との間の最大距離が一般に５ミ
   クロンより小さく中心線の長さが一般にかかる最大距離
   の少なくとも４倍である三日月型断面を有する実質的に
   均一なフィラメントを含む請求項１記載の方法によって
   製造した高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマ
   ルチフィラメントの熱安定化および炭素化により形成さ
   せたマルチフィラメント炭素質繊維材料。 ２７、すべての内部位置からの最近接フィラメント表面
   が距離的に５ミクロンより小さく、総フィラメント断面
   積対フィラメントコア断面積の比が、フィラメントコア
   断面積をフィラメント断面の周囲に内接し得る最大円の
   面積として定義したとき、１．６７：１よりも大きい少
   なくとも３裂葉の多裂葉型断面を有する実質的に均一な
   フィラメントを含む請求項１記載の方法によって製造し
   た高強度炭素繊維への熱転換に好適なアクリルマルチフ
   ィラメントの熱安定化および炭素化により形成させたマ
   ルチフィラメント炭素質繊維材料。