JP2000088464A - 熱処理炉およびそれを用いた炭素繊維の製造方法 - Google Patents
熱処理炉およびそれを用いた炭素繊維の製造方法Info
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱処理炉内の温度雰囲気を均一に保ち、安定
した熱処理を行える状況を維持できる熱処理炉、とくに
炭素繊維製造用に好適な熱処理炉、およびそれを用いた
炭素繊維の製造方法を提供する。 【解決手段】 熱処理室内に被処理物を出し入れするス
リットシール構造の出入口を有し、被処理物を熱処理す
るための熱風を循環する装置が組み込まれており、熱処
理室内の被処理物出入口近傍に被処理物の通過経路に沿
う方向へ熱風を吹き出すノズルを有する熱処理炉におい
て、該熱風吹き出しノズルの周囲を断熱材で覆ったこと
を特徴とする熱処理炉。
した熱処理を行える状況を維持できる熱処理炉、とくに
炭素繊維製造用に好適な熱処理炉、およびそれを用いた
炭素繊維の製造方法を提供する。 【解決手段】 熱処理室内に被処理物を出し入れするス
リットシール構造の出入口を有し、被処理物を熱処理す
るための熱風を循環する装置が組み込まれており、熱処
理室内の被処理物出入口近傍に被処理物の通過経路に沿
う方向へ熱風を吹き出すノズルを有する熱処理炉におい
て、該熱風吹き出しノズルの周囲を断熱材で覆ったこと
を特徴とする熱処理炉。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維の製造に
用いて好適な熱処理炉およびその熱処理を用いた炭素繊
維の製造方法に関する。
用いて好適な熱処理炉およびその熱処理を用いた炭素繊
維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱処理炉、特に炭素繊維の製造に
用いられる熱処理炉としては、たとえば図１に示すよう
に、処理室１１内に被処理物１４を出し入れするスリッ
トシール構造の出入口１６と、被処理物１４を熱処理す
るための熱風を循環する装置が組み込まれている熱処理
炉１０が知られている。
用いられる熱処理炉としては、たとえば図１に示すよう
に、処理室１１内に被処理物１４を出し入れするスリッ
トシール構造の出入口１６と、被処理物１４を熱処理す
るための熱風を循環する装置が組み込まれている熱処理
炉１０が知られている。
【０００３】この熱風循環装置１０は、熱風を循環する
ためのファン１８、熱風を加熱するためのヒータ１７、
熱処理室１１内に均一に熱風を流すための熱風吹き出し
ノズル１２と、熱風吸い込みノズル１３、それらを接続
するダクトで構成されている。
ためのファン１８、熱風を加熱するためのヒータ１７、
熱処理室１１内に均一に熱風を流すための熱風吹き出し
ノズル１２と、熱風吸い込みノズル１３、それらを接続
するダクトで構成されている。
【０００４】このような熱処理炉においては、たとえば
それが耐炎化炉である場合、熱処理炉内を多段に配置さ
れた糸道（糸条の通過経路）を糸条が通過することによ
り耐炎化処理が行われるが、ポリアクリロニトリル（Ｐ
ＡＮ）系のプリカーサ（前駆体繊維）を耐炎化処理する
場合、以下のような問題点がある。
それが耐炎化炉である場合、熱処理炉内を多段に配置さ
れた糸道（糸条の通過経路）を糸条が通過することによ
り耐炎化処理が行われるが、ポリアクリロニトリル（Ｐ
ＡＮ）系のプリカーサ（前駆体繊維）を耐炎化処理する
場合、以下のような問題点がある。
【０００５】図２に熱風吹き出しノズル部分の一構造例
を真上からみた断面図で示すが、熱風吹き出しノズル２
２は熱処理炉２１の側部から熱処理室内に延び、この熱
風吹き出しノズル２２側の被処理物の出入口２３（スリ
ットシール構造の出入口）では、熱風吹き出しノズル２
２から吹き出す熱風（Ｖ１ａ〜ｅ）によるサクション効
果により、常温の外気（Ｖ２）が熱処理室内に流入す
る。
を真上からみた断面図で示すが、熱風吹き出しノズル２
２は熱処理炉２１の側部から熱処理室内に延び、この熱
風吹き出しノズル２２側の被処理物の出入口２３（スリ
ットシール構造の出入口）では、熱風吹き出しノズル２
２から吹き出す熱風（Ｖ１ａ〜ｅ）によるサクション効
果により、常温の外気（Ｖ２）が熱処理室内に流入す
る。
【０００６】流入した外気は被処理物通過経路の上下に
設置された熱風吹き出しノズルから熱を奪い、熱処理室
内に流入（Ｖ２ａ〜ｅ）する。
設置された熱風吹き出しノズルから熱を奪い、熱処理室
内に流入（Ｖ２ａ〜ｅ）する。
【０００７】このとき、ノズル２２から奪い取られる熱
量は、被処理物の出入口側の面で多量に奪われるため、
熱風吹き出しノズル２２自身の入り側では均一な温度で
供給される熱風（Ｖ１）も、出口側では吹き出す熱風
（Ｖ１ａ〜ｅ）に温度差が発生し、炉内温度は通常、Ｖ
１ａ側が高く、Ｖ１ｅ側が低くなる。
量は、被処理物の出入口側の面で多量に奪われるため、
熱風吹き出しノズル２２自身の入り側では均一な温度で
供給される熱風（Ｖ１）も、出口側では吹き出す熱風
（Ｖ１ａ〜ｅ）に温度差が発生し、炉内温度は通常、Ｖ
１ａ側が高く、Ｖ１ｅ側が低くなる。
【０００８】このため、熱処理室内の雰囲気温度を均一
に保つことが難しくなり、被処理物の製品品質、品位の
ばらつき、被処理物への蓄熱過多から糸切れ等の工程ト
ラブルが発生し易くなるという問題が発生する。
に保つことが難しくなり、被処理物の製品品質、品位の
ばらつき、被処理物への蓄熱過多から糸切れ等の工程ト
ラブルが発生し易くなるという問題が発生する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
のような問題に着目し、熱処理炉内の温度雰囲気を均一
に保ち、安定した熱処理を行える状況を維持できる熱処
理炉、とくに炭素繊維製造用に好適な熱処理炉、および
それを用いた炭素繊維の製造方法を提供することにあ
る。
のような問題に着目し、熱処理炉内の温度雰囲気を均一
に保ち、安定した熱処理を行える状況を維持できる熱処
理炉、とくに炭素繊維製造用に好適な熱処理炉、および
それを用いた炭素繊維の製造方法を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱処理炉は、熱処理室内に被処理物を出し
入れするスリットシール構造の出入口を有し、被処理物
を熱処理するための熱風を循環する装置が組み込まれて
おり、熱処理室内の被処理物出入口近傍に被処理物の通
過経路に沿う方向へ熱風を吹き出すノズルを有する熱処
理炉において、該熱風吹き出しノズルの周囲を断熱材で
覆ったことを特徴とするものからなる。
に、本発明の熱処理炉は、熱処理室内に被処理物を出し
入れするスリットシール構造の出入口を有し、被処理物
を熱処理するための熱風を循環する装置が組み込まれて
おり、熱処理室内の被処理物出入口近傍に被処理物の通
過経路に沿う方向へ熱風を吹き出すノズルを有する熱処
理炉において、該熱風吹き出しノズルの周囲を断熱材で
覆ったことを特徴とするものからなる。
【００１１】この熱処理炉は、いわゆる縦型炉に構成す
ることも可能であるが、好ましくは、被処理物を実質的
に水平方向に通過させる横型熱処理炉であり、該横型熱
処理炉に、上記複数個の熱風吹き出しノズルと熱風吸い
込みノズルが配設されている。
ることも可能であるが、好ましくは、被処理物を実質的
に水平方向に通過させる横型熱処理炉であり、該横型熱
処理炉に、上記複数個の熱風吹き出しノズルと熱風吸い
込みノズルが配設されている。
【００１２】また、本発明の熱処理炉は、熱処理室内に
被処理物を出し入れするスリットシール構造の出入口を
有し、被処理物を熱処理するための熱風を循環する装置
が組み込まれており、熱処理室内の被処理物出入口近傍
に被処理物の通過経路に沿う方向へ熱風を吹き出すノズ
ルを有する熱処理炉において、該熱風吹き出しノズルが
吹き出し温度を制御する温度調節機能を有することを特
徴とするものからなる。すなわち、ノズルからの放熱対
策として、放熱量が多いノズル内部にシーズヒータ等の
加熱手段と温度制御用のセンサーを設けることで、奪わ
れた熱量分を供給する方式であり、この方式でも同様の
効果を得ることができる。
被処理物を出し入れするスリットシール構造の出入口を
有し、被処理物を熱処理するための熱風を循環する装置
が組み込まれており、熱処理室内の被処理物出入口近傍
に被処理物の通過経路に沿う方向へ熱風を吹き出すノズ
ルを有する熱処理炉において、該熱風吹き出しノズルが
吹き出し温度を制御する温度調節機能を有することを特
徴とするものからなる。すなわち、ノズルからの放熱対
策として、放熱量が多いノズル内部にシーズヒータ等の
加熱手段と温度制御用のセンサーを設けることで、奪わ
れた熱量分を供給する方式であり、この方式でも同様の
効果を得ることができる。
【００１３】本発明に係る炭素繊維の製造方法は、上記
のような熱処理炉を用いて、該熱処理炉内に設けた熱風
吹き出しノズルから吹き出す熱風の温度を制御すること
を特徴とする方法からなる。
のような熱処理炉を用いて、該熱処理炉内に設けた熱風
吹き出しノズルから吹き出す熱風の温度を制御すること
を特徴とする方法からなる。
【００１４】特に、熱風吹き出しノズルから吹き出す熱
風の温度は、ノズルの幅方向において、温度差を１０℃
以内、好ましくは５℃以内に制御するのが良い。
風の温度は、ノズルの幅方向において、温度差を１０℃
以内、好ましくは５℃以内に制御するのが良い。
【００１５】このような熱処理炉は、炭素繊維の製造に
用いて好適なものであり、上記被処理物を、炭素繊維の
製造に供される糸条、つまり、耐炎化処理に供される前
駆体繊維や、炭化処理に供される耐炎化糸とすることが
できる。すなわち、前記熱処理炉は、炭素繊維の製造に
おいて、耐炎化炉や、炭化炉、工程油剤付与後の乾燥機
として用いることができ、特に耐炎化炉として好適なも
のである。
用いて好適なものであり、上記被処理物を、炭素繊維の
製造に供される糸条、つまり、耐炎化処理に供される前
駆体繊維や、炭化処理に供される耐炎化糸とすることが
できる。すなわち、前記熱処理炉は、炭素繊維の製造に
おいて、耐炎化炉や、炭化炉、工程油剤付与後の乾燥機
として用いることができ、特に耐炎化炉として好適なも
のである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照しながら説明する。図１は熱処理炉
を耐炎化炉として使用する場合の、簡略化して示した耐
炎化炉の概略構成図である。図１において、１０は熱処
理室１１を有する耐炎化炉全体を示しており、耐炎化炉
１０は、糸条１４を実質的に水平方向に複数回通過させ
る横型熱処理炉に構成されている。この耐炎化炉１０内
に、複数個の熱風吹き出しノズル１２と、熱風吸い込み
ノズル１３が配設されている。
形態を、図面を参照しながら説明する。図１は熱処理炉
を耐炎化炉として使用する場合の、簡略化して示した耐
炎化炉の概略構成図である。図１において、１０は熱処
理室１１を有する耐炎化炉全体を示しており、耐炎化炉
１０は、糸条１４を実質的に水平方向に複数回通過させ
る横型熱処理炉に構成されている。この耐炎化炉１０内
に、複数個の熱風吹き出しノズル１２と、熱風吸い込み
ノズル１３が配設されている。
【００１７】入口側から耐炎化炉１０内に送り込まれる
糸条１４は、各ガイドローラ１５で走行方向が反転さ
れ、熱処理炉１０の両側に設けられたスリットシール構
造の出入口１６を通り、耐炎化炉１０の熱処理室１１内
に供給される。
糸条１４は、各ガイドローラ１５で走行方向が反転さ
れ、熱処理炉１０の両側に設けられたスリットシール構
造の出入口１６を通り、耐炎化炉１０の熱処理室１１内
に供給される。
【００１８】耐炎化炉１０内には、熱風吹き出しノズル
１２および熱風吸い込みノズル１３を介して熱風が循環
され、これらノズル１２、１３に熱風の循環ダクトが接
続されている。熱風循環経路には、熱風循環用ファン１
８、加熱用ヒータ１７が設けられており、耐炎化炉１０
内に、温度を制御しながら熱風を供給することができ
る。
１２および熱風吸い込みノズル１３を介して熱風が循環
され、これらノズル１２、１３に熱風の循環ダクトが接
続されている。熱風循環経路には、熱風循環用ファン１
８、加熱用ヒータ１７が設けられており、耐炎化炉１０
内に、温度を制御しながら熱風を供給することができ
る。
【００１９】図２は図１に示した耐炎化炉を上部から見
た断面で、熱風吹き出しノズル１２周辺部の構成を示し
ている。２１は耐炎化炉外壁を示しており、２２は糸条
の上下に配設された熱風吹き出しノズルである（つま
り、図１における各ノズル１２の横断面を示してい
る）。糸条はスリットシール構造の出入口２３を通って
耐炎化炉２１内に供給される。
た断面で、熱風吹き出しノズル１２周辺部の構成を示し
ている。２１は耐炎化炉外壁を示しており、２２は糸条
の上下に配設された熱風吹き出しノズルである（つま
り、図１における各ノズル１２の横断面を示してい
る）。糸条はスリットシール構造の出入口２３を通って
耐炎化炉２１内に供給される。
【００２０】出入口２３のスリットシールの幅Ｈ１は多
糸条を一度に通すため、複数の糸条を横に並べた幅Ｈ２
よりも大きく間口が設けてある。
糸条を一度に通すため、複数の糸条を横に並べた幅Ｈ２
よりも大きく間口が設けてある。
【００２１】均一な温度に加熱された循環熱風Ｖ１
は、、熱風吹き出しノズル２２自身の入出口側に設けら
れたパンチングプレート、もしくはメッシュで適切な圧
損が加えられ、耐炎化炉２１内に熱風吹き出しノズル幅
方向で、均一な風量を吹き出すようになっている。
は、、熱風吹き出しノズル２２自身の入出口側に設けら
れたパンチングプレート、もしくはメッシュで適切な圧
損が加えられ、耐炎化炉２１内に熱風吹き出しノズル幅
方向で、均一な風量を吹き出すようになっている。
【００２２】耐炎化炉２１内の処理室平均温度は、スリ
ットシール構造の出入口２３から流入する外気Ｖ２と循
環熱風Ｖ１との総和により以下のとおり決定される。 処理室内温度＝（Ｖ１温度×Ｖ１質量＋Ｖ２温度×Ｖ２
質量）／（Ｖ１質量＋Ｖ２質量）
ットシール構造の出入口２３から流入する外気Ｖ２と循
環熱風Ｖ１との総和により以下のとおり決定される。 処理室内温度＝（Ｖ１温度×Ｖ１質量＋Ｖ２温度×Ｖ２
質量）／（Ｖ１質量＋Ｖ２質量）
【００２３】また、局部的に見た場合、処理室内の各部
の温度は以下の通り決定される。（熱処理室の幅方向を
５分割したとき、図の上部側からａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ部
とし、図２におけるＶ１ａ〜Ｖ１ｅ部に対応してい
る。） ａ部処理室内温度＝（Ｖ１ａ温度×Ｖ１ａ質量＋Ｖ２ａ
温度×Ｖ２ａ質量）／（Ｖ１ａ質量＋Ｖ２ａ質量） ｂ，ｃ，ｄ，ｅ部もａ部と同様に上記のとおり決定され
る。
の温度は以下の通り決定される。（熱処理室の幅方向を
５分割したとき、図の上部側からａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ部
とし、図２におけるＶ１ａ〜Ｖ１ｅ部に対応してい
る。） ａ部処理室内温度＝（Ｖ１ａ温度×Ｖ１ａ質量＋Ｖ２ａ
温度×Ｖ２ａ質量）／（Ｖ１ａ質量＋Ｖ２ａ質量） ｂ，ｃ，ｄ，ｅ部もａ部と同様に上記のとおり決定され
る。
【００２４】図３は図１に示した耐炎化炉に本発明を適
用した場合の熱風吹き出しノズル周辺の詳細図である。
３１は耐炎化炉の外壁を示しており、３２は糸条の上下
に配設された熱風吹き出しノズルである。糸条３４はス
リットシール構造の出入口３３を通って耐炎化炉３１内
に供給される。
用した場合の熱風吹き出しノズル周辺の詳細図である。
３１は耐炎化炉の外壁を示しており、３２は糸条の上下
に配設された熱風吹き出しノズルである。糸条３４はス
リットシール構造の出入口３３を通って耐炎化炉３１内
に供給される。
【００２５】ここで、熱風吹き出しノズル３２は斜線部
で囲まれた部分を断熱材３５で覆われており、熱風吹き
出しノズル３２からの、スリットシール構造の出入口３
３から流入する外気Ｖ２への放熱Ｑ１が最小になるよう
に設計されている。
で囲まれた部分を断熱材３５で覆われており、熱風吹き
出しノズル３２からの、スリットシール構造の出入口３
３から流入する外気Ｖ２への放熱Ｑ１が最小になるよう
に設計されている。
【００２６】ここで使用される断熱材の種類としては、
たとえばロックウール、グラスウール、石綿、けい酸カ
ルシウム等があるが、熱伝導率を考慮するとグラスウー
ルが優れている。
たとえばロックウール、グラスウール、石綿、けい酸カ
ルシウム等があるが、熱伝導率を考慮するとグラスウー
ルが優れている。
【００２７】上記の断熱材はたとえばステンレスの薄板
で囲われており、直接炉内雰囲気に曝されることはな
い。
で囲われており、直接炉内雰囲気に曝されることはな
い。
【００２８】また、多糸条処理を行う耐炎化炉３１にお
いては糸条出入口の間口が長くなり、必然的に熱風吹き
出しノズル３２も炉の幅方向に長くなる。この様な場合
には熱風吹き出しノズル３２の自重たわみが大きくな
り、充分な糸条の通糸経路を確保することが難しくな
る。よって、多糸条を処理する耐炎化炉においては、上
記のような断熱材を使用せず、断熱材部分を薄肉のハニ
カム部材で構成することで、ノズルの自重たわみを最小
限に抑えつつ、かつ、断熱特性を向上させることができ
る。
いては糸条出入口の間口が長くなり、必然的に熱風吹き
出しノズル３２も炉の幅方向に長くなる。この様な場合
には熱風吹き出しノズル３２の自重たわみが大きくな
り、充分な糸条の通糸経路を確保することが難しくな
る。よって、多糸条を処理する耐炎化炉においては、上
記のような断熱材を使用せず、断熱材部分を薄肉のハニ
カム部材で構成することで、ノズルの自重たわみを最小
限に抑えつつ、かつ、断熱特性を向上させることができ
る。
【００２９】図４は、図１に示した耐炎化炉に本発明の
別の態様を適用した場合の上部から見た断面で、熱風吹
き出しノズル周辺部の詳細であり、熱風吹き出しノズル
が温度調節機能を有する熱処理炉の図面である。
別の態様を適用した場合の上部から見た断面で、熱風吹
き出しノズル周辺部の詳細であり、熱風吹き出しノズル
が温度調節機能を有する熱処理炉の図面である。
【００３０】４１は耐炎化炉外壁を示しており、４２は
糸条の上下に配設された熱風吹き出しノズルである。糸
条はスリットシール構造の出入口４３を通って耐炎化炉
４１内に供給される。
糸条の上下に配設された熱風吹き出しノズルである。糸
条はスリットシール構造の出入口４３を通って耐炎化炉
４１内に供給される。
【００３１】熱風吹き出しノズル４２内には、特に放熱
量が大きく、熱風吹き出しノズル４２からの吹き出し温
度が低下する流路に、温度調節機能を有する部品４４が
配設されている。
量が大きく、熱風吹き出しノズル４２からの吹き出し温
度が低下する流路に、温度調節機能を有する部品４４が
配設されている。
【００３２】温度調節機能を有する部品４４には、シー
ズヒータ、熱媒配管等の加熱手段が設けられている。ま
た、加熱手段の下流側の適当な位置には、ダクト内の温
度を検知して、加熱手段を制御するためのセンサーが設
けられている。
ズヒータ、熱媒配管等の加熱手段が設けられている。ま
た、加熱手段の下流側の適当な位置には、ダクト内の温
度を検知して、加熱手段を制御するためのセンサーが設
けられている。
【００３３】図４には、加熱手段が１つのみ記載されて
いるが、より均一な炉内温度を求める場合には、熱風吹
き出しノズル４２内の全ての流路に温度調節機能を有す
る部品４４を設けてもよい。
いるが、より均一な炉内温度を求める場合には、熱風吹
き出しノズル４２内の全ての流路に温度調節機能を有す
る部品４４を設けてもよい。
【００３４】また、熱風吹き出しノズル４２内に設けた
温度調節機能を有する部品４４は、ノズルの流路内に複
数個に分割して設置してもよく、その際の温度管理はノ
ズル下流に設置したセンサーで一括管理してもよい。
温度調節機能を有する部品４４は、ノズルの流路内に複
数個に分割して設置してもよく、その際の温度管理はノ
ズル下流に設置したセンサーで一括管理してもよい。
【００３５】以上のような構成を有する耐炎化炉におい
ては、熱処理炉内に設けた熱風吹き出しノズルから吹き
出す熱風の温度を、ノズルの幅方向、つまり、処理され
る糸条の幅方向で温度差１０℃以内、好ましくは５℃以
内に制御するのが良い。
ては、熱処理炉内に設けた熱風吹き出しノズルから吹き
出す熱風の温度を、ノズルの幅方向、つまり、処理され
る糸条の幅方向で温度差１０℃以内、好ましくは５℃以
内に制御するのが良い。
【００３６】目的とする温度範囲内に処理室内の雰囲気
を制御するためには、上述したような熱風吹き出しノズ
ルを断熱材で覆う手段と、温度調節機能による制御手段
とを組み合わせて配設してもよい。
を制御するためには、上述したような熱風吹き出しノズ
ルを断熱材で覆う手段と、温度調節機能による制御手段
とを組み合わせて配設してもよい。
【００３７】
【実施例】実施例１ ＰＡＮ系のプリカーサ（単糸：１デニール、フィラメン
ト数：１２，０００本）を、糸条の走行速度を３ｍ／
分、熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／秒、熱処理
室内平均温度を２５０℃、スリットシール部の間口が２
０００ｍｍ、熱風吹き出しノズルをグラスウール断熱材
で覆った横型耐炎化炉を用いて耐炎化処理した。
ト数：１２，０００本）を、糸条の走行速度を３ｍ／
分、熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／秒、熱処理
室内平均温度を２５０℃、スリットシール部の間口が２
０００ｍｍ、熱風吹き出しノズルをグラスウール断熱材
で覆った横型耐炎化炉を用いて耐炎化処理した。
【００３８】熱風吹き出しノズルの吹き出し口から１ｍ
離れた地点に、熱処理室の幅方向に５点、熱電対を配設
し、炉内の温度を測定した結果、Ａ点：２５４℃、Ｂ
点：２５２℃、Ｃ点：２４８℃、Ｄ点：２４９℃、Ｅ
点：２４６℃となり、温度差は８℃となった。
離れた地点に、熱処理室の幅方向に５点、熱電対を配設
し、炉内の温度を測定した結果、Ａ点：２５４℃、Ｂ
点：２５２℃、Ｃ点：２４８℃、Ｄ点：２４９℃、Ｅ
点：２４６℃となり、温度差は８℃となった。
【００３９】得られた耐炎化糸に発生した毛羽数は、Ａ
点：４．０個／ｍ、Ｂ点：３．０個／ｍ、Ｃ点：２．５
個／ｍ、Ｄ点：２．５個／ｍ、Ｅ点：２．０個／ｍで、
平均で２．８個／ｍであり、この耐炎化糸を窒素中１４
００℃で炭化処理して得られた炭素繊維の炭化収率は５
５％で強度４５０ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
点：４．０個／ｍ、Ｂ点：３．０個／ｍ、Ｃ点：２．５
個／ｍ、Ｄ点：２．５個／ｍ、Ｅ点：２．０個／ｍで、
平均で２．８個／ｍであり、この耐炎化糸を窒素中１４
００℃で炭化処理して得られた炭素繊維の炭化収率は５
５％で強度４５０ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
【００４０】実施例２ ＰＡＮ系のプリカーサ（単糸：１デニール、フィラメン
ト数：１２，０００本）を、糸条の走行速度を３ｍ／
分、熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／秒、熱処理
室内平均温度を２５０℃、スリットシール部の間口が２
０００ｍｍ、熱風吹き出しノズル内にシーズヒータと制
御用温度センサーを配設した横型耐炎化炉を用いて耐炎
化処理した。
ト数：１２，０００本）を、糸条の走行速度を３ｍ／
分、熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／秒、熱処理
室内平均温度を２５０℃、スリットシール部の間口が２
０００ｍｍ、熱風吹き出しノズル内にシーズヒータと制
御用温度センサーを配設した横型耐炎化炉を用いて耐炎
化処理した。
【００４１】熱風吹き出しノズルの吹き出し口から１ｍ
離れた地点に、熱処理室の幅方向に５点、熱電対を配設
し、炉内の温度を測定した結果、Ａ点：２５５℃、Ｂ
点：２５０℃、Ｃ点：２４７℃、Ｄ点：２５０℃、Ｅ
点：２４８℃となり、温度差は８℃となった。
離れた地点に、熱処理室の幅方向に５点、熱電対を配設
し、炉内の温度を測定した結果、Ａ点：２５５℃、Ｂ
点：２５０℃、Ｃ点：２４７℃、Ｄ点：２５０℃、Ｅ
点：２４８℃となり、温度差は８℃となった。
【００４２】得られた耐炎化糸に発生した毛羽数は、Ａ
点：４．０個／ｍ、Ｂ点：３．０個／ｍ、Ｃ点：２．０
個／ｍ、Ｄ点：２．５個／ｍ、Ｅ点：２．０個／ｍで、
平均で２．７個／ｍであり、この耐炎化糸を窒素中１４
００℃で炭化処理して得られた炭素繊維の炭化収率は５
４％で強度４４６ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
点：４．０個／ｍ、Ｂ点：３．０個／ｍ、Ｃ点：２．０
個／ｍ、Ｄ点：２．５個／ｍ、Ｅ点：２．０個／ｍで、
平均で２．７個／ｍであり、この耐炎化糸を窒素中１４
００℃で炭化処理して得られた炭素繊維の炭化収率は５
４％で強度４４６ｋｇｆ／ｍｍ2 であった。
【００４３】比較例１ ＰＡＮ系のプリカーサ（単糸：１デニール、フィラメン
ト数：１２，０００本）を、糸条の走行速度を３ｍ／
分、熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／分、熱処理
室内平均温度を２５０℃、スリットシール部の間口が２
０００ｍｍ、熱風吹き出しノズルには何も付加していな
い横型耐炎化炉を用いて耐炎化処理した。
ト数：１２，０００本）を、糸条の走行速度を３ｍ／
分、熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／分、熱処理
室内平均温度を２５０℃、スリットシール部の間口が２
０００ｍｍ、熱風吹き出しノズルには何も付加していな
い横型耐炎化炉を用いて耐炎化処理した。
【００４４】熱風吹き出しノズルの吹き出し口から１ｍ
離れた地点に、熱処理室の幅方向に５点、熱電対を配設
し、炉内の温度を測定した結果、Ａ点：２６５℃、Ｂ
点：２５２℃、Ｃ点：２４９℃、Ｄ点：２４７℃、Ｅ
点：２３６℃となり、温度差は２９℃となった。
離れた地点に、熱処理室の幅方向に５点、熱電対を配設
し、炉内の温度を測定した結果、Ａ点：２６５℃、Ｂ
点：２５２℃、Ｃ点：２４９℃、Ｄ点：２４７℃、Ｅ
点：２３６℃となり、温度差は２９℃となった。
【００４５】得られた耐炎化糸に発生した毛羽数は、Ｂ
点：３．５個／ｍ、Ｃ点：２．０個／ｍ、Ｄ点：２．０
個／ｍ、Ｅ点：１．５個／ｍで、平均で２．３個／ｍで
あり、この耐炎化糸を窒素中１４００℃で炭化処理して
得られた炭素繊維の炭化収率は５５％で強度４０２ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 であった。ただし、処理室内の温度が高かっ
たＡ点周辺で熱処理しようとした糸条は、毛羽が多発
し、出側の炉外ロールに巻き付き、耐炎化糸を得ること
はできなかった。
点：３．５個／ｍ、Ｃ点：２．０個／ｍ、Ｄ点：２．０
個／ｍ、Ｅ点：１．５個／ｍで、平均で２．３個／ｍで
あり、この耐炎化糸を窒素中１４００℃で炭化処理して
得られた炭素繊維の炭化収率は５５％で強度４０２ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 であった。ただし、処理室内の温度が高かっ
たＡ点周辺で熱処理しようとした糸条は、毛羽が多発
し、出側の炉外ロールに巻き付き、耐炎化糸を得ること
はできなかった。
【００４６】このように、熱処理室の幅方向の温度斑を
均一にすることによって、処理物を熱処理室の全幅にお
いて均一に処理することができ、毛羽発生によるロール
巻き付き等を防止し、安定した耐炎化処理ができる。
均一にすることによって、処理物を熱処理室の全幅にお
いて均一に処理することができ、毛羽発生によるロール
巻き付き等を防止し、安定した耐炎化処理ができる。
【００４７】実施例３〜４、比較例２〜５ 熱風吹き出しノズル内にシーズヒータと制御用温度セン
サーを複数個配設した横型耐炎化炉を用いて、熱風吹き
出しノズルの吹き出し口から１ｍ離れた地点に、熱処理
室の幅方向に５点、熱電対を配設し、炉内の温度差を変
化させてテストを行った（設定温度差３０℃、２５℃、
２０℃、１５℃、１０℃、５℃の６水準）。
サーを複数個配設した横型耐炎化炉を用いて、熱風吹き
出しノズルの吹き出し口から１ｍ離れた地点に、熱処理
室の幅方向に５点、熱電対を配設し、炉内の温度差を変
化させてテストを行った（設定温度差３０℃、２５℃、
２０℃、１５℃、１０℃、５℃の６水準）。
【００４８】固定条件として、ＰＡＮ系のプリカーサ
（単糸：１デニール、フィラメント数：１２，０００
本）、糸条処理数２０本、糸条の走行速度を２ｍ／分、
熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／秒、熱処理室内
平均温度を２４５℃、スリットシール部の間口を２００
０ｍｍとした。また後工程での炭化炉は窒素雰囲気中で
１４００℃で処理した。
（単糸：１デニール、フィラメント数：１２，０００
本）、糸条処理数２０本、糸条の走行速度を２ｍ／分、
熱処理室内の平均熱風循環速度を３ｍ／秒、熱処理室内
平均温度を２４５℃、スリットシール部の間口を２００
０ｍｍとした。また後工程での炭化炉は窒素雰囲気中で
１４００℃で処理した。
【００４９】評価パラメータとして、 １ｍ当たりの炭素繊維の毛羽数（サンプル数２０個の
平均） 処理時間１０時間での耐炎化炉での糸切れ本数 処理時間１０時間での後工程（炭化炉）での糸切れ本
数 とした。
平均） 処理時間１０時間での耐炎化炉での糸切れ本数 処理時間１０時間での後工程（炭化炉）での糸切れ本
数 とした。
【００５０】結果、表１に示すように、温度差１０〜１
５℃の間で糸切れ本数に差が生じることが解った。ま
た、糸切れの前兆となる毛羽数も、設定温度差が広がる
ほどより高温となるＡ点側では耐炎化処理過多による糸
いたみが増加し、より低温となるＥ点側では耐炎化処理
不足により後工程で糸切断が増加している。したがっ
て、熱処理炉内の温度差を１０℃以下にすることで、よ
り好ましくは５℃以下にすることで、実用的に優れた生
産設備となることが判る。
５℃の間で糸切れ本数に差が生じることが解った。ま
た、糸切れの前兆となる毛羽数も、設定温度差が広がる
ほどより高温となるＡ点側では耐炎化処理過多による糸
いたみが増加し、より低温となるＥ点側では耐炎化処理
不足により後工程で糸切断が増加している。したがっ
て、熱処理炉内の温度差を１０℃以下にすることで、よ
り好ましくは５℃以下にすることで、実用的に優れた生
産設備となることが判る。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理炉
及び炭素繊維の製造方法によるときは、熱風吹き出しノ
ズルの周囲を断熱材で覆うことにより、熱処理室内の温
度差を均一にすることができ、工程の安定性が確保され
るとともに、製品の品位が向上する。
及び炭素繊維の製造方法によるときは、熱風吹き出しノ
ズルの周囲を断熱材で覆うことにより、熱処理室内の温
度差を均一にすることができ、工程の安定性が確保され
るとともに、製品の品位が向上する。
【００５３】また、熱風吹き出しノズル内に温度調節手
段を設けることでも同様な効果が発揮される。
段を設けることでも同様な効果が発揮される。
【図１】一般的な熱処理炉の形態であるとともにに、本
発明の一実施形態に係る熱処理炉の概略構成図である。
発明の一実施形態に係る熱処理炉の概略構成図である。
【図２】一般的な熱処理炉の形態であるとともにに、本
発明の一実施形態に係る熱処理炉の部分概略構成図であ
る。
発明の一実施形態に係る熱処理炉の部分概略構成図であ
る。
【図３】本発明の一実施形態に係る熱処理炉の部分概略
構成図である。
構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る熱処理炉の部分概略
構成図である。
構成図である。
１０ 熱処理炉（耐炎化炉） １１ 熱処理室 １２ 熱風吹き出しノズル １３ 熱風吸い込みノズル １４ 糸条 １５ ガイドローラ １６ スリットシール構造の出入口 １７ 加熱用ヒータ １８ 熱風循環用ファン ２１ 熱処理炉（耐炎化炉） ２２ 熱風吹き出しノズル ２３ スリットシール構造の出入口 Ｈ１ スリットシール幅 Ｈ２ 糸条処理幅 Ｖ１ 循環熱風 Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄ、Ｖ１ｅ 局部的にみ
た循環熱風 Ｖ２ 外気 Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃ、Ｖ２ｄ、Ｖ２ｅ 熱処理炉内
に流入した外気 ３１ 熱処理炉（耐炎化炉） ３２ 熱風吹き出しノズル ３３ スリットシール構造の出入口 ３４ 糸条 ３５ 断熱材 Ｑ１ 放熱 ４１ 熱処理炉（耐炎化炉） ４２ 熱風吹き出しノズル ４３ スリットシール構造の出入口 ４４ 温度調節機能を有する部品
た循環熱風 Ｖ２ 外気 Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃ、Ｖ２ｄ、Ｖ２ｅ 熱処理炉内
に流入した外気 ３１ 熱処理炉（耐炎化炉） ３２ 熱風吹き出しノズル ３３ スリットシール構造の出入口 ３４ 糸条 ３５ 断熱材 Ｑ１ 放熱 ４１ 熱処理炉（耐炎化炉） ４２ 熱風吹き出しノズル ４３ スリットシール構造の出入口 ４４ 温度調節機能を有する部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒金 秀行 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内 Ｆターム(参考） 3K058 AA86 BA00 4K050 AA02 BA09 CA11 CD17 CF01 CF11 CG01 4L037 CS03 CT10 CT12 CT14 CT42 FA03 FA07 PA53 PC05 PS02 PS20
Claims (8)
- 【請求項１】 熱処理室内に被処理物を出し入れするス
リットシール構造の出入口を有し、被処理物を熱処理す
るための熱風を循環する装置が組み込まれており、熱処
理室内の被処理物出入口近傍に被処理物の通過経路に沿
う方向へ熱風を吹き出すノズルを有する熱処理炉におい
て、該熱風吹き出しノズルの周囲を断熱材で覆ったこと
を特徴とする熱処理炉。 - 【請求項２】 前記熱処理炉が糸条を実質的に水平方向
に通過させる横型熱処理炉であり、該横型熱処理炉に、
前記複数個の熱風吹き出しノズルが糸条の上下に配設さ
れている、請求項１の熱処理炉。 - 【請求項３】 前記熱処理炉が炭素繊維製造に用いられ
る耐炎化炉である、請求項１または２に記載の炭素繊維
用熱処理炉。 - 【請求項４】 熱処理室内に被処理物を出し入れするス
リットシール構造の出入口を有し、被処理物を熱処理す
るための熱風を循環する装置が組み込まれており、熱処
理室内の被処理物出入口近傍に被処理物の通過経路に沿
う方向へ熱風を吹き出すノズルを有する熱処理炉におい
て、該熱風吹き出しノズルが吹き出し温度を制御する温
度調節機能を有することを特徴とする熱処理炉。 - 【請求項５】 前記熱処理炉が糸条を実質的に水平方向
に通過させる横型熱処理炉であり、該横型熱処理炉に、
前記複数個の熱風吹き出しノズルが糸条の上下に配設さ
れている、請求項４の熱処理炉。 - 【請求項６】 前記熱処理炉が炭素繊維製造に用いられ
る耐炎化炉である、請求項４または５に記載の炭素繊維
用熱処理炉。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の熱処理
炉を用いて、該熱処理炉内に設けた熱風吹き出しノズル
から吹き出す熱風の温度を制御することを特徴とする炭
素繊維の製造方法。 - 【請求項８】 熱風吹き出しノズルから吹き出す熱風の
温度を、ノズルの幅方向で温度差１０℃以内に制御する
ことを特徴とする、請求項７の炭素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270587A JP2000088464A (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 熱処理炉およびそれを用いた炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270587A JP2000088464A (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 熱処理炉およびそれを用いた炭素繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000088464A true JP2000088464A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17488207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10270587A Pending JP2000088464A (ja) | 1998-09-08 | 1998-09-08 | 熱処理炉およびそれを用いた炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000088464A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002115125A (ja) * | 2000-10-05 | 2002-04-19 | Toray Ind Inc | 熱処理炉およびそれを用いた炭素繊維の製造方法 |
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| JPWO2020189029A1 (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | ||
| JPWO2021187518A1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | ||
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-
1998
- 1998-09-08 JP JP10270587A patent/JP2000088464A/ja active Pending
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| JPWO2021187518A1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | ||
| WO2021187518A1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | 東レ株式会社 | 耐炎化繊維束、および炭素繊維束の製造方法ならびに耐炎化炉 |
| CN115279958A (zh) * | 2020-03-18 | 2022-11-01 | 东丽株式会社 | 耐燃化纤维束及碳纤维束的制造方法以及耐燃化炉 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060324 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060711 |