KR20180087923A - 탄소섬유의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소섬유 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄소섬유 전구체 섬유를 내염화 공정, 예비 탄소화 공정 및 탄소화 공정을 실시하여, 탄소섬유를 제조하는 방법에 있어서, 내염화 공정 이전에 탄소섬유 전구체 섬유를 열수 욕조를 통과시켜 탄소섬유 전구체 섬유의 표면을 연화시킨 후, 복수 개의 가이드 바를 통과시켜 개섬하는 단계를 포함하는 탄소섬유의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 제조방법에 의하면 가이드 바 통과시 탄소섬유 표면에 형성되는 마찰을 최소화하여 탄소섬유 표면의 결함을 줄임으로써 단사간 접사가 억제되고 모우가 감소되어, 고강도/고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있을 뿐 아니라 공정 통과성이 우수한 탄소섬유를 제조할 수 있다.

Description

탄소섬유의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소섬유{Method of preparing carbon fiber and carbon fiber by the same}

본 발명은 탄소섬유의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소섬유에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소섬유 전구체 섬유를 내염화 처리하기 이전에 30 내지 80℃의 열수 욕조를 통과시킨 후 복수 개의 가이드 바를 통과시켜 섬유 표면의 마찰을 최소화함으로써 접사나 섬유간의 융착을 방지하여 우수한 품질을 갖는 탄소섬유를 제조할 수 있는 탄소섬유의 제조방법 및 이에 의해 제조된 탄소섬유에 관한 것이다.

아크릴로니트릴(acrylonitrile, PAN)계 중합체로부터 제조되는 탄소섬유는 강도가 매우 우수하여, 탄소섬유의 원료로서 많이 사용되고 있다. 최근에는 전체 탄소섬유의 90%이상이 PAN계 탄소섬유이다.

주지된 바와 같이, 탄소섬유를 제조하는 방법으로 원료 섬유에 폴리아크릴로니트릴(poly acrylonitrile) 등의 전구체 섬유를 산화 분위기에서 200 내지 310℃로 내염화 처리하여 내염화 섬유를 수득한 후 이를 불활성기체 분위기에서 350 내지 2000℃로 탄화처리하여 탄소섬유를 얻는 방법이 보편화되어 있다.

일본공개특허 제2001-131832호에는 내염화 공정시 실리콘 유제의 겔화 진행과 동시에 발생하는 탄소섬유 단사 사이의 밀착 상태를 가이드바(guide bar)를 통과시켜 억제함으로써, 이후의 소성공정에서 단사간 접착이나 모우 발생을 감소시킬 수 있는 탄소섬유의 제조방법이 개시된다. 상기 선행문헌에 의해 제조된 탄소섬유는 단사간의 접착이 해소되어 탄화사의 접사는 감소되지만, 섬유 표면의 높은 마찰로 인하여 표면 결함이 형성되어 제조되는 탄소섬유의 강도가 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 탄소섬유 전구체 섬유 표면의 마찰을 감소시켜 탄화 공정 중 단사간 접착이 억제되고, 접사 및 모우를 감소시킬 수 있는 탄소섬유의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 탄소섬유 제조방법에 의해 제조되어 단사간 접착이 억제되고, 접사 및 모우가 감소된 고강도 탄소섬유를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은

폴리아크릴로니트릴 중합체를 포함하는 탄소섬유 전구체 섬유를 내염화 공정, 예비 탄소화 공정 및 탄소화 공정을 실시하여, 탄소섬유를 제조하는 방법에 있어서, 상기 내염화 공정 이전에 상기 탄소섬유 전구체 섬유를 30 내지 80℃의 열수 욕조(hot water bath)를 통과시켜 탄소섬유 전구체 섬유의 표면을 연화(softening)시키는 단계; 및 단면의 곡률 반경이 1 내지 8mm인 복수 개의 가이드 바를 통과시키는 단계를 포함하는 탄소섬유의 제조방법에 관한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은

상기 탄소섬유의 제조방법에 의해 제조된 탄소섬유로서, 인장강도가 4.9 GPa 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유에 관한 것이다.

본 발명에 따른 탄소섬유 제조방법에 의하면, 내염화 처리전 가이드 바 통과시 탄소섬유 표면에 형성되는 마찰을 최소화하여 탄소섬유 표면의 결함을 줄임으로써 단사간 접사가 억제되고 모우가 감소되어, 고강도/고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있을 뿐 아니라 공정 통과성이 우수한 탄소섬유를 제조할 수 있다.

본 발명은 탄소섬유 전구체 섬유를 내염화 처리하기 이전에 30 내지 80℃의 열수가 담겨 있는 열수 욕조를 통과시킨 후 단면의 곡률 반경이 1 내지 8mm인 복수 개의 가이드 바를 통과시켜 탄소섬유를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하, 실시예를 참조하여 본 발명에 의해 제조되는 탄소섬유의 제조방법을 설명한다. 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 탄소섬유 전구체 섬유의 제조공정은 건습식 방사로부터 얻은 응고사를 수세조에서의 수세, 열수욕에서의 열수 연신하고, 유제욕에 들어가 유제가 부여된다. 유제부여 후 건조되고, 건조 후에는 스팀 연신하여 탄소섬유 전구체 섬유를 제조한다. 이하, 탄소섬유 전구체 섬유를 제조하는 방법에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 탄소섬유 전구체 섬유는 아크릴로니트릴계 중합체로부터 얻어지며, 상기 탄소섬유 전구체의 특성은 기본적으로 아크릴로니트릴계 중합체의 조성에 따라 달라진다. 본 발명에 사용되는 아크릴로니트릴계 중합체의 주성분은 아크릴로니트릴 단위로서, 상기 아크릴로니트릴 단위의 함량은 전체 아크릴로니트릴계 중합체에 대하여, 바람직하게는 90중량% 이상, 더욱 바람직하게는 95중량% 이상, 예를 들면, 95 내지 99중량%이다. 여기서, 상기 아크릴로니트릴 단위의 함량이 너무 적으면, 소성 공정으로 얻어지는 탄소섬유의 강도가 저하되는 등, 탄소섬유의 기계적 특성이 저하될 우려가 있다.

상기 아크릴로니트릴계 중합체는, 필요에 따라, 하나 이상의 공중합 성분(아크릴로니트릴 이외의 다른 보조 성분)을 포함할 수 있으며, 그 함량은 전체 아크릴로니트릴계 중합체에 대하여, 바람직하게는 10중량% 미만, 더욱 바람직하게는 5중량% 미만, 예를 들면, 1 내지 5중량%이다. 상기 공중합 성분으로는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 시트라콘산, 말레인산, 이들의 알킬에스테르(메틸아크릴레이트 등), 디아민 화합물, 트리아민 화합물 등을 예시할 수 있다.

중합에 사용되는 중합개시제는 유용성 아조계 화합물, 수용성 아조계 화합물 및 과산화물 등이 바람직하고, 안전면에서의 취급성 및 공업적으로 효율적으로 중합을 행한다는 관점과 분해시 중합을 저해하는 산소 발생의 우려가 없는 아조계 화합물이 바람직하게 이용되고, 용액 중합으로 중합하는 경우에는 용해성 측면에서 유용성 아조 화합물이 바람직하게 이용된다. 중합 개시제의 구체적인 예로서는, 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4'-디메틸발레로니트릴), 및 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 중합 온도는 중합 개시제의 종류와 양에 따라서도 바람직한 범위는 변화하지만, 바람직하게는 30 내지 90℃일 수 있다.

아크릴로니트릴계 중합체로부터 탄소섬유 전구체를 제조하기 위하여, 상기 폴리아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 도프 용액을 방사구금을 통하여 멀티 필라멘트로 응고욕조에 방사한다. 일반적으로 탄소섬유 전구체 섬유 제조 공정은 습식 및 건습식 방사 공정으로 크게 구분되며, 상기 도프 용액을 제조하기 위한 용매로는, 디메틸설폭시드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 디메틸 아세테이트(dimethyl acetate), 염화아연 수용액, 질산, 등 아크릴로니트릴 중합체를 용해시킬 수 있는 통상의 유기용매 및 무기용매를 사용할 수 있고, 상기 용매의 사용량은, 통상 아크릴로니트릴계 중합체 100중량부에 대하여 10 내지 30중량부이다. 여기서, 상기 유기용매의 사용량이 너무 적거나 많으면, 중합체의 방사가 곤란하거나, 보이드의 제거가 비효율적으로 수행될 우려가 있다.

응고욕의 비용매로는 중합체 용액의 유기용매와는 잘 호환되지만 중합체를 용해시키지 않아 중합체를 고화시킬 수 있는 용매를 제한없이 사용할 수 있다. 상기 비용매로는 물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 물과 유기 용매의 혼합물을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 3성분 이상의 용액이 사용될 수도 있다. 상기 비용매에 유기 용매가 사용될 경우 그 함량은 약 35 내지 85중량%로 균일하게 유지하는 것이 바람직하다. 상기 응고욕의 비용매의 온도는 예를 들면, 5 내지 85℃ 범위로 조절할 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 33℃ 범위로 조절할 수 있다. 온도 설정이 상기 범위를 벗어나면, 중합체 용액의 방사가 원활히 이루어지지 않아 방사 공정의 효율성이 저하되고, 비경제적으로 작동한다.

응고욕을 통과한 응고섬유는 수세욕을 통과하여 수세된다. 또한, 방사된 응고섬유에 압축을 가하기 위하여, 압축 롤러(squeezing roller)가 사용될 수 있으며, 상기 압축 롤러의 압력은 통상 1 내지 5kgf/㎠이며, 바람직하게는 2내지 3kgf/㎠이다. 응고섬유를 수세, 연신 건조하는 공정이 완료되면, 유제욕에서 유제가 부여되는데, 아미노 변성 실리콘 유제, 미립자, 암모늄 화합물 등을 포함하는 유제의 0.01 내지 5.0 중량% 수용액으로 처리된 뒤, 필요에 따라, 스팀 등의 고온 열매 중에서 다시 연신되어, 탄소섬유 전구체 섬유로 제조될 수 있다. 제조된 전구체 섬유의 전체 연신 배율은 통상 7 내지 35배이고, 단섬유 섬도는 0.5 내지 2.0 dtex이다.

본 발명은 이와 같이 제조된 탄소섬유 전구체 섬유를 내염화로를 통과시켜 내염화 처리하기 이전에 30 내지 80℃의 열수를 포함하는 열수 욕조를 통과시킨 후 순차적으로 단면의 곡률 반경이 1 내지 8mm인 복수 개의 가이드 바를 통과시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 탄소섬유 전구체 섬유 제조시 유제부여 공정에서 유제가 부여되는데, 탄소섬유용 유제는 내염화 온도에서의 내열성을 향상을 목적으로, 방사 공정 중 가열을 통한 가교가 진행되며, 이로 인해 전구체 섬유 사이에 존재하는 과량의 유제로 인하여 접사가 발생되며 탄소섬유 강도 저하 원인이 된다. 이를 보완하기 위하여 가이드 바를 적용하여 접사를 분리시켜 보완하는 기술이 있으나, 가이드 바를 통과한 탄소섬유 전구체 섬유의 표면에서 마찰이 증가한다.

따라서, 본 발명에서는 가이드 바를 적용하기 이전에 30 내지 80℃의 열수가 담겨있는 열수 욕조를 통과시켜 탄소섬유 전구체 섬유 표면에 부착되어 있는 경화된 유제를 열수에 의해 연화 열처리(softening heat treatment)한다. 이러한 연화 열처리에 의해 탄소섬유 전구체 섬유의 유제가 연화되고, 이에 의해 가이드 바 통과시 증가되는 섬유 표면의 마찰을 최소화할 수 있다. 탄소섬유 전구체 섬유의 표면에 형성되는 마찰을 최소화함으로써 탄소섬유의 표면 결함이 형성되는 것을 억제하여 탄소섬유의 접사 및 모우를 감소시킬 수 있고, 높은 강도를 가진 탄소섬유를 제조할 수 있다.

상기 열수 욕조 내의 온도가 30℃ 미만이면 연화 열처리 효율이 낮아져서 실질적으로 탄소섬유 표면의 마찰을 줄일 수 없는 문제가 있고, 80℃를 초과하면 유제의 과도한 유연화로 유제 탈락에 의한 마찰이 증가되어 모우 및 섬유손상에 의한 강도 저하의 원인이 된다.

열수가 담겨 있는 열수 욕조를 통과시켜 탄소섬유 전구체 섬유의 표면을 연화한 후 내염화 처리하기 이전에 탄소섬유 전구체 섬유 단면의 곡률 반경이 1 내지 8mm인 복수 개의 가이드 바를 통과시켜 탄소섬유 전구체 섬유 다발을 개섬한다. 이에 의해 전구체 섬유의 접사나 섬유간 융착을 방지할 수 있어, 균일한 내염화가 가능해져서 고품질의 물성을 갖는 탄소섬유를 제조할 수 있다.

상기 복수 개의 가이드 바는 탄소섬유 전구체 섬유의 진행방향과 평행하게 설치되며, 바람직하게는 탄소섬유 전구체 섬유의 진행방향 및 지면과 수평으로 설치된다. 설치되는 가이드 바의 개수는 3 내지 12개인 것이 바람직하고, 개개의 가이드 바는 개별적으로 회전가능하며 개개의 가이드 바를 탄소섬유 전구체 섬유가 통과한다. 탄소섬유 전구체 섬유는 가이드 바를 통과하면서 개섬되어 개섬된 탄소섬유 전구체 섬유가 내염화로에 들어가서 내염화 처리된다. 상기 가이드 바가 3개 미만이면 실질적으로 개섬 효과를 기대할 수 없으며, 12개를 초과하면 공정 효율성이 떨어진다.

상기 가이드 바는 탄소섬유 전구체 섬유 다발이 유입되는 위치에서의 장력 S1와 탄소섬유 전구체 섬유 다발이 가이드 바를 통과하여 유출되는 위치에서의 장력 S2와의 장력 차이를 0.03 내지 0.10g/d의 범위로 제어함으로써, 전구체 섬유 다발을 바람직하게 개섬할 수 있다. 전구체 섬유 다발의 장력 차이가 0.03g/d미만인 경우에는 전구체 섬유 다발을 균일하게 개섬할 수 없고, 0.10g/d를 넘는 경우는 개섬 효과가 너무 강해서 이후의 내염화 공정시 섬유 파손, 사절 등 문제점이 발생하여 강도 높은 탄소섬유를 얻을 수 없다.

본 발명에 의한 탄소섬유 전구체 섬유 다발은 제조된 탄소섬유 전구체의 단섬유가 묶여서 섬유 다발이 된 것이다. 그 단섬유의 개수는 3000 내지 43000개가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10000 내지 20000개이다.

상기 가이드 바는 단면의 곡률 반경이 1 내지 8mm인 봉 형상의 가이드 바로서, 세라믹스 소재로 제조되는 것이 바람직하다. 또한, 가이드 바의 표면 조도(Ra)는 0.5 미만인 것이 바람직하다. 가이드 바의 표면 조도(Ra)가 0.5이상인 경우 탄소섬유 표면에 결함이 발생하여 높은 강도의 탄소섬유를 얻을 수 없다.

본 발명의 탄소섬유의 제조방법은 제조된 탄소섬유 전구체를, 통상의 방법에 따라, 산소분위기 및 200 내지 300℃에서 내염화 처리하고, 불활성분위기에서 400 내지 1350℃에서 탄화처리함으로써, 균일한 물성을 가지며, 탄소섬유를 제조할 수 있다.

보다 구체적으로, 30 내지 80℃의 열수 욕조를 통과시켜 연화 열처리한 이후 단면의 곡률 반경이 1 내지 8mm인 가이드 바를 통과시켜 제조된 본 발명의 탄소섬유 전구체 섬유를 0.1% 또는 0.1 내지 10%의 비율로 연신하면서 200 내지 300℃의 온도로 열처리하여 내염화 섬유로 전환시키는 내염화 공정; 상기 내염화 섬유를 불활성 분위기 하에서 300 내지 500℃의 온도로 예비 탄화처리하여 예비 탄화 섬유로 전환시키는 예비 탄화처리 공정; 및 상기 예비 탄화 섬유를 불활성 분위기 하에서 950 내지 1350℃의 온도로 탄화처리하는 탄화처리 공정을 포함한다.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. 제시된 실시예는 단지 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니다.

< 실시예 1: 탄소섬유의 제조>

주성분인 아크릴로니트릴(Acrylonitrile) 과 보조성분인 공중합 모노머 이타콘산(Itaconic acid), 용매인 디메틸설폭시드를 중합반응조에 우선적으로 주입하였다. 이 때, 이 때의 중합조성은 아크릴로니트릴/이타콘산=98/2wt%로 하고 전체 주입량에 대해 단량체(주성분과 보조성분)의 농도는 22.0wt%가 되도록 용매를 투입하고 개시제인 아조비스이소부티로니트릴을 전 단량체 대비 0.1wt%가 되도록 주입하고 중합도 조절제인 티오 글리콜(Thio Glycol)을 전 단량체 대비 0.2wt%가 되도록 주입하였다. 모든 단량체, 용매, 개시제나 중합도 조절제와 같은 첨가제의 주입을 2시간 내에 완료한 후에 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. 65℃에서 14시간 중합하여 고유점도 2.0의 공중합체 20wt%를 포함하는 아크릴로니트릴계 중합체 도프 원액을 제조하였다. 제조된 도프 원액을 직경 0.12mm, 홀수 6,000개의 노즐 8개를 이용하여 35wt% 농도의 디메틸설폭시드 수용액으로 이루어지고 3℃로 조절된 응고욕에서 5mm의 갭(gap)을 두고 건습식 방사하여 섬유를 응고시켰다.

얻어진 응고섬유를 수세한 뒤, 60℃ 이상의 열수로 열수연신한 뒤, 실리콘계 유제, 변성 에폭시 유제, 암모늄 화합물을 포함하는 유제를 부여하여 이를 150℃의 가열롤러를 이용하여 건조 치밀화하고 스팀 연신비가 6배가 되도록 고온의 가압 스팀 공정을 거쳐 탄소섬유 전구체 섬유를 제조하였다. 제조된 탄소섬유 전구체 섬유를 60℃의 열수가 담겨있는 열수 욕조를 통과시키고, 단면의 곡률 반경이 3mm 인 6 개의 가이드 바를 통과시켜 개섬하였다. 가이드 바를 통과한 탄소섬유 전구체 섬유를 200 내지 300℃의 온도로 10% 수축시키면서 섬유비중 1.35의 내염화사를 제조하고, 300 내지 500℃의 질소 분위기하에서 3% 연신하면서 예비 탄화처리를 행하고, 얻어진 예비 탄화 섬유를 1350℃의 질소 분위기하에서 5% 수축하여 탄소섬유를 제조하였다.

< 실시예 2: 탄소섬유의 제조>

열수 욕조 내의 열수의 온도를 80℃로 하고, 단면의 곡률 반경이 5mm인 가이드 바를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 탄소섬유를 제조하였다.

< 비교예 1: 탄소섬유의 제조>

열수 욕조 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 탄소섬유를 제조하였다.

[공정 통과성 평가]

실시예 1 내지 2 및 비교예 1의 탄소섬유에 대하여, 공정통과성을 평가하였으며, 공정통과성은 탄소섬유를 연속 제조할 때, 1시간 이상 연속적으로 제조하여 권취가 가능하였을때, 공정통과성이 우수한 것으로 판단하여 ○표로 표시하고, 1시간 이상 권취가 불가능하였을 때 공정통과성이 불량한 것으로 판단하여 × 표로 표시하였다.

[접사 평가]

실시예 1 내지 2 및 비교예 1의 탄소섬유의 접사 수를 평가하기 위한 방법으로 12K섬유(12,000개 단섬유)를 5㎜길이로 절단하였다. 절단한 섬유는 사각 트레이에 넣고 D.I. 물 100ml와 물에 대해 양이온 계면활성제 0.1wt.%를 넣고 초음파 분산을 90초 동안 실시하고 분산액을 여과지를 놓은 다음 흡인여과를 실시하였다. 단, 전구체 섬유는 흑색 섬유지를 이용하였다. 여과지에 분산된 섬유를 광학 현미경으로 관찰하여 수를 세고 다음과 같이 구분하였다.

0~ 1개 : ◎ (아주 우수)

1~ 3개: ○ (우수)

3~ 10개: △ (불량)

10개 이상: x 매우 불량

	열수 욕조 온도(℃)	가이드 바 단면 곡률 반경(mm)	공정 통과성 평가	접사 평가
실시예 1	60	3	○	◎
실시예 2	80	5	○	◎
비교예 1			x	△

표 1에 기재된 바와 같이 실시예 1 및 2에 의해 제조된 탄소섬유는 1개 이하의 접사를 나타내었다.

[탄소섬유 강도 측정]

JIS-R-7601에 규정되어 있는 에폭시수지 함침 스트랜드법에 준하여 측정하고, 측정횟수 10회의 평균값을 탄소섬유의 강도로 하였다. 실시예 1에 의해 제조된 탄소섬유는 인장강도가 4.9 GPa 이상으로, 이는 본 발명에 의한 열수 욕조를 통과시켜 표면의 마찰을 최소화한 탄소섬유 전구체 섬유를 이용하였기 때문이다.

이와 같이 본 발명에 따른 탄소섬유 제조방법에 의하면, 단사간 접사가 억제되고, 모우가 감소됨으로써, 탄소섬유의 결함을 줄여 고강도/고탄성의 탄소섬유를 제조할 수 있을 뿐 아니라 공정 통과성이 우수한 탄소섬유를 제조할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 구조를 다양하게 변경하고 변형할 수 있다는 사실은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구범위 및 그와 균등한 범위로 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 폴리아크릴로니트릴 중합체를 포함하는 탄소섬유 전구체 섬유를 내염화 공정, 예비 탄소화 공정 및 탄소화 공정을 실시하여 탄소섬유를 제조하는 방법에 있어서, 상기 내염화 공정 이전에 상기 탄소섬유 전구체 섬유를, 30 내지 80℃의 열수 욕조(hot water bath)를 통과시켜 탄소섬유 전구체 섬유의 표면을 연화(softening)시키는 단계; 및 단면의 곡률 반경이 1 내지 8mm인 복수 개의 가이드 바를 통과시키는 단계를 포함하는 탄소섬유의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 열수에 의해 상기 탄소섬유 전구체 섬유 표면에 부착된 유제를 연화 열처리(softening heat treatment)함으로써 상기 탄소섬유 전구체 섬유 표면이 연화되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 가이드 바의 개수는 3 내지 12개인 것을 특징으로 하는 탄소섬유의 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 탄소섬유 전구체 섬유로 구성된 탄소섬유 전구체 섬유 다발이 상기 가이드 바에 유입되는 위치에서의 장력 S1와 상기 탄소섬유 전구체 섬유 다발이 상기 가이드 바를 통과하여 유출되는 위치에서의 장력 S2와의 장력 차이는 0.03 내지 0.10g/d의 범위인 것을 특징으로 하는 탄소섬유의 제조방법.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 탄소섬유 전구체 섬유 다발은 다수 개의 탄소섬유 전구체 단섬유로 구성되고, 상기 단섬유의 개수는 3000 내지 43000개인 것을 특징으로 하는 탄소섬유의 제조방법.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 가이드 바를 통과하여 제조된 탄소섬유 전구체 섬유를 0.1 내지 10%의 비율로 연신하면서 200 내지 300℃의 온도로 열처리하여 내염화 섬유로 전환시키는 내염화 공정; 상기 내염화 섬유를 불활성 분위기 하에서 300 내지 500℃의 온도로 예비 탄화처리하여 예비 탄화 섬유로 전환시키는 예비 탄화처리 공정; 및 상기 예비 탄화 섬유를 불활성 분위기 하에서 950 내지 1350℃의 온도로 탄화처리하는 탄화처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 제조방법.
   
7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 하나의 항에 의한 탄소섬유 제조방법에 의해 제조된 탄소섬유로서, 인장강도가 4.9 GPa인 것을 특징으로 하는 탄소섬유.