JP4463050B2

JP4463050B2 - Carbon fiber firing furnace

Info

Publication number: JP4463050B2
Application number: JP2004249884A
Authority: JP
Inventors: 正直山口
Original assignee: Toho Rayon Co Ltd
Current assignee: Toho Rayon Co Ltd
Priority date: 2004-08-30
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-08-30
Also published as: JP2006063497A

Description

本発明は炭素繊維の製造に際し、耐炎化繊維を炭素化する炭素繊維焼成炉に関する。 The present invention relates to a carbon fiber firing furnace for carbonizing a flame resistant fiber when producing carbon fiber.

ピッチ系やポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維を製造する方法においては、通常まず上記繊維を装置内温度３００℃以下の熱処理装置により耐炎化処理を施して耐炎化繊維を得る。 In a method for producing pitch-based or polyacrylonitrile (PAN) -based carbon fibers, usually, the fibers are first subjected to flame resistance treatment using a heat treatment apparatus having an internal temperature of 300 ° C. or lower to obtain flame-resistant fibers.

次いで、耐炎化繊維を不活性ガスの雰囲気下で４００℃以上の焼成炉に導いて、必要に応じ４００〜８００℃で第一炭素化処理した後、１０００℃以上で第二炭素化処理して焼成することにより炭素化を行う。 Next, the flame-resistant fiber is guided to a baking furnace at 400 ° C. or higher in an inert gas atmosphere, and after first carbonized at 400 to 800 ° C. as necessary, second carbonized at 1000 ° C. or higher. Carbonization is performed by firing.

上記炭素繊維焼成炉においては、炭素化に伴い大量のガス（発生ガス）が発生し、炭素繊維焼成炉に供給した耐炎化繊維ストランドの１０〜４０質量％がガス化される。このガスは不活性ガスと共に排気ポートを通過して焼成炉外へ排出される（例えば、特許文献１参照）。 In the carbon fiber firing furnace, a large amount of gas (generated gas) is generated with carbonization, and 10 to 40% by mass of the flame resistant fiber strand supplied to the carbon fiber firing furnace is gasified. This gas passes through the exhaust port together with the inert gas and is discharged out of the firing furnace (see, for example, Patent Document 1).

図６は従来の焼成炉の一例を示す概略図であり、（Ｉ）は、焼成炉運転中に発生するガスの動き（発生ガス流の状態）及び不活性ガスの動きを示し、（II）は、パウダー、ケバ及びタールなどの異物が焼成炉のストランド入口側や出口側の内壁や天井部及びその近傍へ付着する状態やこれらの異物がストランド上に脱落する状態等を示している。 FIG. 6 is a schematic view showing an example of a conventional firing furnace, (I) shows the movement of gas generated during the firing furnace operation (state of generated gas flow) and the movement of inert gas, (II) Shows a state in which foreign matter such as powder, kerva and tar adheres to the inner wall and ceiling portion on the strand inlet side and outlet side of the firing furnace and the vicinity thereof, and a state in which these foreign matters fall off on the strand.

図６に示すように従来の炭素繊維焼成炉３２において、炭素繊維焼成炉内３２ａを水平にパス３４ａを形成して走行するストランド３４を炭素化する際、発生ガス５２は炭素繊維焼成炉３２の天井４４に沿って広がる。この発生ガス５２は通常、炭素繊維焼成炉３２の天井４４に設けられた排気ポート４０から系外へ排出される。 As shown in FIG. 6, in the conventional carbon fiber firing furnace 32, when carbonizing the strand 34 that travels in the carbon fiber firing furnace 32 a by forming a path 34 a horizontally, the generated gas 52 is generated in the carbon fiber firing furnace 32. It spreads along the ceiling 44. This generated gas 52 is normally discharged out of the system from an exhaust port 40 provided in the ceiling 44 of the carbon fiber firing furnace 32.

炭素繊維焼成炉３２の天井４４に沿って広がった発生ガス５２は、比較的低温で且つガスの流動が殆ど生じない領域（所謂デッドスペース）であるストランド入口側の天井６２やストランド入口側の内壁６４の近傍に滞留ガス５２ａとなって長時間滞留する。或は、ストランド出口側の天井６６やストランド出口側の内壁６８の近傍に滞留ガス５２ｃとなって長時間滞留する。 The generated gas 52 that spreads along the ceiling 44 of the carbon fiber firing furnace 32 has a relatively low temperature and a gas flow hardly occurs (so-called dead space), ie, the ceiling 62 on the strand entrance side and the inner wall on the strand entrance side. It stays in the vicinity of 64 as a staying gas 52a for a long time. Alternatively, the gas stays in the vicinity of the ceiling 66 on the strand outlet side and the inner wall 68 on the strand outlet side as a staying gas 52c for a long time.

発生ガス５２の一部が滞留ガス５２ａ或は滞留ガス５２ｃとなって滞留する間に、ストランド入口側の天井６２やストランド入口側の内壁６４、或は、ストランド出口側の天井６６やストランド出口側の内壁６８に触れて、その一部は凝縮したタール等の液状異物として壁面に付着する。 While part of the generated gas 52 stays as the staying gas 52a or staying gas 52c, the strand 62 side ceiling 62 or the strand entrance side inner wall 64, or the strand exit side ceiling 66 or the strand exit side A part of the inner wall 68 touches and adheres to the wall surface as a liquid foreign substance such as condensed tar.

ストランドがシリコーンオイル等のサイズ剤でオイル処理されている場合は、熱分解で生成するシリカパウダーやケバが発生する。これらのパウダーやケバの一部は、前記液状異物の表面に付着し、固液混合異物６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａとしてストランド入口側や出口側の内壁や天井に堆積する。 In the case where the strand is oil-treated with a sizing agent such as silicone oil, silica powder and erosion generated by thermal decomposition are generated. A part of these powders and marks adheres to the surface of the liquid foreign matter and accumulates on the inner wall and ceiling on the strand inlet side and outlet side as solid-liquid mixed foreign matter 62a, 64a, 66a, 68a.

これらの堆積した固液混合異物は、堆積量が増えると高密度となってストランド上に落下し、ストランドを汚染する固液混合異物７２、７４となる。これらの固液混合異物７２、７４は、ストランドの品質を低下させるばかりでなく、ストランドの切断の原因にもなる。
特開昭６２−８５０２９号公報（第２〜４頁） These accumulated solid-liquid mixed foreign matter becomes a high density as the amount of deposition increases, falls on the strands, and becomes solid-liquid mixed foreign matter 72 and 74 that contaminate the strands. These solid-liquid mixed foreign substances 72 and 74 not only deteriorate the quality of the strand but also cause the strand to be cut.
JP-A-62-85029 (pages 2 to 4)

本発明者は、上記問題について鋭意検討した結果、炭素繊維焼成炉内を走行する耐炎化繊維を炭素化して炭素繊維を製造する炭素繊維焼成炉において、炭素繊維焼成炉のストランド導入部分を特定の形状とすることにより異物脱落による耐炎化繊維や炭素繊維の汚染、切断、劣化を防止できることを知得し、本発明を完成するに到った。 As a result of earnestly examining the above problems, the present inventor has specified a strand introduction portion of a carbon fiber firing furnace in a carbon fiber firing furnace that produces carbon fiber by carbonizing a flameproof fiber running in the carbon fiber firing furnace. It has been found that the shape can prevent contamination, cutting, and deterioration of the flame-resistant fiber and carbon fiber due to the drop of foreign matter, and the present invention has been completed.

従って、本発明の目的とするところは、上述した問題点を解決した、炭素繊維焼成炉を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbon fiber firing furnace that solves the above-mentioned problems.

上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。 The present invention for achieving the above object is described below.

〔１〕炭素繊維焼成炉内を水平に且つ炭素繊維焼成炉の長さ方向に平行に走行する耐炎化繊維ストランドを不活性ガスの雰囲気下で炭素化する炭素繊維焼成炉において、該炭素繊維焼成炉が
（Ａ）該炭素繊維焼成炉のストランド入口端から炭素繊維焼成炉長さの１／５０以上の長さで天井高さがストランド走行方向に向けて漸増するストランド導入部分、
（Ｂ）該ストランド導入部分（Ａ）に続けて形成された、その天井高さがストランド走行方向に向けて一定の主体部分及び
（Ｃ）該炭素化主体部分（Ｂ）の天井に設けた排気ポート
とを有する炭素繊維焼成炉。 [1] In a carbon fiber firing furnace for carbonizing a flame-resistant fiber strand running in a carbon fiber firing furnace horizontally and parallel to the length direction of the carbon fiber firing furnace in an inert gas atmosphere, the carbon fiber firing A strand introduction part in which the furnace is (A) a length of 1/50 or more of the length of the carbon fiber firing furnace from the strand inlet end of the carbon fiber firing furnace and the ceiling height gradually increases in the strand running direction;
(B) The main body part formed continuously from the strand introduction part (A) and having a ceiling height in the direction of running of the strand and (C) the exhaust provided on the ceiling of the carbonization main part (B) And a carbon fiber firing furnace having a port.

〔２〕炭素繊維焼成炉内を水平に且つ炭素繊維焼成炉の長さ方向に平行に走行する耐炎化繊維ストランドを不活性ガスの雰囲気下で炭素化する炭素繊維焼成炉において、該炭素繊維焼成炉が
（Ａ）該炭素繊維焼成炉のストランド入口端から炭素繊維焼成炉長さの１／５０以上の長さで天井高さがストランド走行方向に向けて漸増するストランド導入部分、
（Ｂ）該ストランド導入部分（Ａ）に続けて形成された、その天井高さがストランド走行方向に向けて一定の主体部分、
（Ｃ）該炭素化主体部分（Ｂ）の天井に設けた排気ポート及び
（Ｄ）前記主体部分（Ｂ）に続けて形成され、主体部分後端からストランド出口端にかけて形成された、炭素繊維焼成炉全長さの１／５０以上の長さで天井高さがストランド走行方向に向けて漸減するストランド取出部分
とを有する炭素繊維焼成炉。 [2] In a carbon fiber firing furnace that carbonizes a flame-resistant fiber strand that travels horizontally in the carbon fiber firing furnace and parallel to the length direction of the carbon fiber firing furnace in an inert gas atmosphere. A strand introduction part in which the furnace is (A) a length of 1/50 or more of the length of the carbon fiber firing furnace from the strand inlet end of the carbon fiber firing furnace and the ceiling height gradually increases in the strand running direction;
(B) The main body portion formed following the strand introduction portion (A), the ceiling height of which is constant toward the strand running direction,
(C) An exhaust port provided on the ceiling of the carbonized main part (B) and (D) a carbon fiber fired formed following the main part (B) and formed from the main part rear end to the strand outlet end. A carbon fiber firing furnace having a strand take-out portion that has a length of 1/50 or more of the entire length of the furnace and whose ceiling height gradually decreases in the strand running direction.

〔３〕ストランド導入部分（Ａ）の下方に不活性ガス導入部分（Ｅ）を設けた〔１〕又は〔２〕に記載の炭素繊維焼成炉。 [3] The carbon fiber firing furnace according to [1] or [2], wherein an inert gas introduction portion (E) is provided below the strand introduction portion (A).

〔４〕排気ポート（Ｃ）を炭素化主体部分（Ｂ）のストランド出口側端部の天井に設けた〔１〕又は〔２〕に記載の炭素繊維焼成炉。 [4] The carbon fiber firing furnace according to [1] or [2], wherein the exhaust port (C) is provided on the ceiling of the end portion on the strand outlet side of the carbonization main portion (B).

〔５〕ストランド導入部分（Ａ）の天井高さの漸増が直線的である〔１〕又は〔２〕に記載の炭素繊維焼成炉。 [5] The carbon fiber firing furnace according to [1] or [2], wherein the gradual increase in the ceiling height of the strand introduction portion (A) is linear.

〔６〕ストランド取出部分（Ｄ）の天井高さの漸減が直線的である〔２〕に記載の炭素繊維焼成炉。 [6] The carbon fiber firing furnace according to [2], wherein the gradual decrease in the ceiling height of the strand take-out portion (D) is linear.

本発明の炭素繊維焼成炉を用いて、炭素繊維焼成炉内を走行する耐炎化繊維ストランド、特にオイル処理を施したストランドを炭素化する場合、本発明の炭素繊維焼成炉は、ストランド入口端にその天井高さがストランド走行方向に向けて漸増するストランド導入部分（Ａ）を設けているので、炭素繊維焼成炉内に発生するガス流が長期間滞留する部分が少ない。ストランド出口端にその天井高さがストランド走行方向に向けて漸減するストランド取出部分（Ｄ）を設けると、炭素繊維焼成炉内に発生するガス流が長期間滞留する部分が更に少なくなる。 When the carbon fiber firing furnace of the present invention is used to carbonize a flame-resistant fiber strand that travels in the carbon fiber firing furnace, particularly an oil-treated strand, the carbon fiber firing furnace of the present invention is disposed at the strand inlet end. Since the strand introduction portion (A) whose ceiling height gradually increases in the strand running direction is provided, there are few portions where the gas flow generated in the carbon fiber firing furnace stays for a long time. If a strand take-out portion (D) in which the ceiling height gradually decreases in the strand running direction at the strand exit end, the portion where the gas flow generated in the carbon fiber firing furnace stays for a long time is further reduced.

その結果、炭素繊維焼成炉の天井や内壁面に固液混合異物が殆ど付着しないので、走行するストランドへの固液混合異物の落下を防止でき、耐炎化繊維ストランド及び炭素化ストランドの汚染、切断、劣化が防止できる。従って、ストランドの安定した炭素化を行うことができる。 As a result, almost no solid-liquid mixed foreign matter adheres to the ceiling or inner wall of the carbon fiber firing furnace, so that the solid-liquid mixed foreign matter can be prevented from falling onto the running strand, and the flame-resistant fiber strand and carbonized strand are contaminated and cut. Deterioration can be prevented. Therefore, stable carbonization of the strand can be performed.

以下、図１を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG.

図１は本発明の炭素繊維焼成炉の一例を示す概略図である。図１において２は炭素繊維焼成炉で、内部は細長い中空の焼成室２ａになっている。この焼成室２ａ内にはストランド４が炭素繊維焼成炉２の長さ方向に平行かつ水平にストランドのパス４ａに沿って走行しながら焼成される。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of a carbon fiber firing furnace of the present invention. In FIG. 1, 2 is a carbon fiber firing furnace, and the inside is an elongated hollow firing chamber 2a. In the firing chamber 2a, the strand 4 is fired while traveling along the strand path 4a in parallel and horizontally with the length direction of the carbon fiber firing furnace 2.

６は炭素繊維焼成炉２の一端に形成したストランド導入口で、このストランド導入口６から焼成室２ａ内に導入されたストランド４は、焼成室２ａ内を長さ方向に平行且つ水平に走行しながら、加熱焼成され、炭素繊維焼成炉２の他端に形成されたストランド取出口８から外部に取出される。 Reference numeral 6 denotes a strand introduction port formed at one end of the carbon fiber firing furnace 2, and the strand 4 introduced into the firing chamber 2a from the strand introduction port 6 travels in the firing chamber 2a in parallel and horizontally in the length direction. While being heated and fired, it is taken out from the strand outlet 8 formed at the other end of the carbon fiber firing furnace 2.

前記焼成室２ａ内の天井は、ストランド導入口６からストランド取出口８に向って漸次高くなるストランド導入部分Ａが形成されている。ストランド導入部分Ａは、炭素繊維焼成炉２の長さ方向長さ（全長）の１／５０以上であることが必要であり、１／２０〜１／１０がより好ましい。 The ceiling in the firing chamber 2 a is formed with a strand introduction portion A that gradually increases from the strand inlet 6 toward the strand outlet 8. The strand introduction portion A needs to be 1/50 or more of the length in the length direction (full length) of the carbon fiber firing furnace 2, and more preferably 1/20 to 1/10.

前記ストランド導入部分Ａに続いて、天井１４の高さが同一の炭素化主体部分Ｂがストランド取出口８方向に形成されている。１０は前記炭素化主体部分Ｂの天井に形成された排気ポートである。 Following the strand introduction portion A, a carbonization main portion B having the same height of the ceiling 14 is formed in the direction of the strand outlet 8. Reference numeral 10 denotes an exhaust port formed on the ceiling of the carbonization main portion B.

次に、上記炭素繊維焼成炉を用いて耐炎化繊維を炭素化する場合について説明する。 Next, a case where the flame resistant fiber is carbonized using the carbon fiber firing furnace will be described.

図１において、ストランド導入口６から導入されたストランド４は、先ずストランド導入部分Ａで予熱され、焼成室２ａ内を通過してストランド取出口８から取出されるまでに熱処理される。 In FIG. 1, the strand 4 introduced from the strand introduction port 6 is first preheated at the strand introduction portion A and is heat-treated until it passes through the firing chamber 2 a and is taken out from the strand outlet 8.

この際に発生するガス２２は、ストランド導入部分Ａの空間が狭いためこの部分に滞留すること無く例えば発生ガスのパス２６に沿ってストランド取出口８方向に移動し、排気ポート１０から外部に排出される。 The gas 22 generated at this time moves in the direction of the strand outlet 8 along the path 26 of the generated gas without staying in the space where the strand introduction portion A is narrow, and is discharged from the exhaust port 10 to the outside. Is done.

炭素繊維焼成炉に供給されたストランド（耐炎化繊維ストランド）は、４００℃以上に昇温された焼成室２ａ内で、水平に且つ炭素繊維焼成炉２の側壁に平行にストランドパス４ａを形成して走行し、加熱処理（炭素化）されて炭素繊維となる。この炭素繊維焼成炉２は、必要に応じ、パス４ａの入口側から出口側に向かうに従って４００〜８００℃に昇温された前段の第一炭素化炉で炭素化（第一炭素化処理）し、更に後段の第二炭素化炉で炭素化（第二炭素化処理）する二段の炭素化炉で構成しても良い。二段の炭素化炉とする場合は、炭素繊維焼成炉２は、前段の第一炭素化炉として用いることが好ましい。 The strand (flame-resistant fiber strand) supplied to the carbon fiber firing furnace forms a strand path 4a horizontally and parallel to the side wall of the carbon fiber firing furnace 2 in the firing chamber 2a heated to 400 ° C. or higher. And is heated (carbonized) to become carbon fiber. This carbon fiber firing furnace 2 is carbonized (first carbonization treatment) in the first stage carbonization furnace heated to 400 to 800 ° C. as it goes from the inlet side to the outlet side of the path 4a as necessary. Further, it may be composed of a two-stage carbonization furnace that performs carbonization (second carbonization treatment) in a second-stage carbonization furnace at a later stage. In the case of a two-stage carbonization furnace, the carbon fiber firing furnace 2 is preferably used as the first stage carbonization furnace.

ストランド導入部分（Ａ）の天井１２は、ストランド走行方向に向けて直線的に高さを増していることが好ましい。この結果、炭素繊維焼成炉内の発生ガスの滞留が特に少なくなり、固液混合異物の炭素繊維焼成炉内の天井や壁面への堆積が特に少なくなる。 It is preferable that the ceiling 12 of the strand introduction part (A) increases linearly in the strand running direction. As a result, the stay of the generated gas in the carbon fiber firing furnace is particularly reduced, and the solid-liquid mixed foreign matter is particularly less deposited on the ceiling and wall surface in the carbon fiber firing furnace.

以上説明したように、本発明の炭素繊維焼成炉２では焼成室２ａ内の発生ガス２２が長期間部分的に滞留を起こすことなく、排気ポート１０に向かい系外へ排出される。そのため、発生ガス２２に起因する固液混合異物の発生が少なくなり、ストランドの汚染、切断、劣化を防止できる。 As described above, in the carbon fiber firing furnace 2 of the present invention, the generated gas 22 in the firing chamber 2a is discharged outside the system toward the exhaust port 10 without causing partial retention for a long period of time. Therefore, the generation of solid-liquid mixed foreign matters due to the generated gas 22 is reduced, and strand contamination, cutting, and deterioration can be prevented.

また、図３に示すように上記炭素繊維焼成炉２には不活性ガス入口１８を設けることができ、ここから炭素繊維焼成炉内に供給された不活性ガスは２４で例示されるパスを経て排気ポート１０から外部に排出される。尚、不活性ガス（例えば窒素ガス）を供給することの効果は、ストランドの酸化を防止するだけでなく、ストランドからの発生ガスの強制的排出に対して有効である。図３中のその他の符号は、図１と同様である。 Further, as shown in FIG. 3, the carbon fiber firing furnace 2 can be provided with an inert gas inlet 18, from which the inert gas supplied into the carbon fiber firing furnace passes through a path exemplified by 24. The gas is discharged from the exhaust port 10 to the outside. The effect of supplying an inert gas (for example, nitrogen gas) is effective not only for preventing the oxidation of the strands but also forcibly discharging the generated gas from the strands. Other reference numerals in FIG. 3 are the same as those in FIG.

図２は本発明の炭素繊維焼成炉の別の一例を示す概略図である。図２において２は炭素繊維焼成炉で、内部は細長い中空の焼成室２ａになっている。この焼成室２ａ内にはストランド４が炭素繊維焼成炉２の長さ方向に平行かつ水平にストランドのパス４ａに沿って走行しながら焼成される。 FIG. 2 is a schematic view showing another example of the carbon fiber firing furnace of the present invention. In FIG. 2, 2 is a carbon fiber firing furnace, and the inside is an elongated hollow firing chamber 2a. In the firing chamber 2a, the strand 4 is fired while traveling along the strand path 4a in parallel and horizontally with the length direction of the carbon fiber firing furnace 2.

前記ストランド導入部分Ａに続いて、天井１４の高さが同一の炭素化主体部分Ｂがストランド取出口８方向に形成されている。 Following the strand introduction portion A, a carbonization main portion B having the same height of the ceiling 14 is formed in the direction of the strand outlet 8.

炭素化主体部分Ｂに続いて、天井１６の高さがストランド取出口８に向うに従って漸次小さくなるストランド取出部分Ｄが形成されている。ストランド取出部分Ｄは、炭素繊維焼成炉２の長さ方向長さ（全長）の１／５０以上であることが必要であり、１／２０〜１／１０がより好ましい。 Following the carbonization main part B, a strand take-out part D is formed which gradually decreases as the height of the ceiling 16 moves toward the strand take-out port 8. The strand take-out portion D needs to be 1/50 or more of the length in the length direction (full length) of the carbon fiber firing furnace 2, and more preferably 1/20 to 1/10.

１８はストランド導入口６の近傍に形成した不活性ガス入口で、ここから炭素繊維焼成炉２内に不活性ガスが導入される。１０は前記炭素化主体部分Ｂの天井に形成された排気ポートである。 Reference numeral 18 denotes an inert gas inlet formed in the vicinity of the strand inlet 6, from which an inert gas is introduced into the carbon fiber firing furnace 2. Reference numeral 10 denotes an exhaust port formed on the ceiling of the carbonization main portion B.

図２において、ストランド導入口６から導入されたストランド４は、先ずストランド導入部分Ａで予熱され、焼成室２ａ内を通過してストランド取出口８から取出されるまでに炭素化される。 In FIG. 2, the strand 4 introduced from the strand introduction port 6 is first preheated at the strand introduction portion A, and is carbonized before passing through the firing chamber 2 a and being taken out from the strand outlet 8.

この際に発生するガス２２は、ストランド導入部分Ａの空間が狭いためこの部分に滞留すること無く、１８から導入される不活性ガスに同搬されてストランド取出口８方向に移動し、例えば発生ガスのパス２６に沿ってストランド取出口８方向に移動し、排気ポート１０から外部に排出される。また、発生ガス２２は、ストランド取出部分Ｄの空間が狭いためこの部分にも滞留すること無く、排気ポート１０から外部に排出される。 The gas 22 generated at this time does not stay in this portion because the space of the strand introduction portion A is narrow, and is carried along with the inert gas introduced from 18 and moves in the direction of the strand outlet 8. The gas moves in the direction of the strand outlet 8 along the gas path 26 and is discharged to the outside from the exhaust port 10. Further, the generated gas 22 is discharged outside from the exhaust port 10 without staying in this portion because the space of the strand extraction portion D is narrow.

ストランド導入部分（Ａ）の天井１２は、ストランド走行方向に向けて直線的に高さを増し、ストランド取出部分（Ｄ）の天井１６は、ストランド走行方向に向けて直線的に高さを減じていることが好ましい。この結果、炭素繊維焼成炉内の発生ガスの滞留が特に少なくなり、固液混合異物の炭素繊維焼成炉内の天井や壁面への堆積が特に少なくなる。 The ceiling 12 of the strand introduction part (A) increases linearly in the strand running direction, and the ceiling 16 of the strand take-out part (D) decreases linearly in the strand running direction. Preferably it is. As a result, the stay of the generated gas in the carbon fiber firing furnace is particularly reduced, and the solid-liquid mixed foreign matter is particularly less deposited on the ceiling and wall surface in the carbon fiber firing furnace.

また、上記炭素繊維焼成炉２には不活性ガス入口１８が設けられていて、ここから炭素繊維焼成炉内に供給された不活性ガスは２４で例示されるパスを経て排気ポート１０から外部に排出される。尚、不活性ガス（例えば窒素ガス）を供給することの効果は、ストランドの酸化を防止するだけでなく、ストランドからの発生ガスの強制的排出に対して有効である。 Further, the carbon fiber firing furnace 2 is provided with an inert gas inlet 18, from which the inert gas supplied into the carbon fiber firing furnace passes through an exhaust port 10 through the path exemplified by 24. Discharged. The effect of supplying an inert gas (for example, nitrogen gas) is effective not only for preventing the oxidation of the strands but also forcibly discharging the generated gas from the strands.

以下、本発明の炭素繊維焼成炉を実施例及び比較例を用いて説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例に限定されるものではない。 Hereinafter, although the carbon fiber baking furnace of this invention is demonstrated using an Example and a comparative example, this invention is not limited to these Examples and a comparative example.

（実施例１）
図４に示す炭素繊維焼成炉において、オイル処理（サイジング剤としてシリコーンオイルをストランドに対し２質量％添加）を施したアクリル繊維系ストランド４を供給速度１．５ｋｇ／分で供給し炭素化を行った。 Example 1
In the carbon fiber firing furnace shown in FIG. 4, the carbon fiber is carbonized by supplying an acrylic fiber-based strand 4 subjected to oil treatment (addition of 2% by mass of silicone oil as a sizing agent to the strand) at a supply rate of 1.5 kg / min. It was.

炭素繊維焼成炉の諸元は、炭素繊維焼成炉の全長（Ｌｔ）１２ｍ、炭素繊維焼成炉の全高（Ｈｔ）０．４ｍ、炭素繊維焼成炉の全幅（Ｗｔ）１．６ｍ、ストランド導入部分の長さ（Ｌａ）１ｍ、炭素化主体部分の長さ（Ｌｂ）１１ｍ、排気ポート端から炭素繊維焼成炉端までの長さ（Ｌｃ）１ｍ、導入部分のストランドの走行位置から天井までの垂直距離（Ｈａ）がストランドの走行方向に向けて０．１ｍから０．３ｍまで直線的に漸増するものであり、ストランド導入部分（Ａ）の長手方向の長さは炭素繊維焼成炉全長の１／１２のものを用いた。炭素化温度は８００℃とした。炭素繊維焼成炉２内では発生ガスは、炭素繊維焼成炉内で長期間部分的に滞留を起こすことなく、排気ポート１０に向かい、この排気ポート１０を通って系外へ排出された。 The specifications of the carbon fiber firing furnace are as follows: the total length of the carbon fiber firing furnace (Lt) 12 m, the total height of the carbon fiber firing furnace (Ht) 0.4 m, the total width of the carbon fiber firing furnace (Wt) 1.6 m, Length (La) 1 m, length of carbonization main part (Lb) 11 m, length from exhaust port end to carbon fiber firing furnace end (Lc) 1 m, vertical distance from running position of strand of introduction part to ceiling ( Ha) increases linearly from 0.1 m to 0.3 m in the running direction of the strand, and the length in the longitudinal direction of the strand introduction part (A) is 1/12 of the total length of the carbon fiber firing furnace. A thing was used. The carbonization temperature was 800 ° C. The generated gas in the carbon fiber firing furnace 2 was directed to the exhaust port 10 without being partially retained in the carbon fiber firing furnace for a long period of time, and was discharged out of the system through the exhaust port 10.

この条件で二ヶ月間連続して炭素化を行った結果、ストランドの汚染、切断、劣化が発生せず安定した炭素化を行うことができた。二ヶ月間連続運転後、運転を停止し、炭素繊維焼成炉２内を点検した。その結果、炭素繊維焼成炉内のストランド導入部分（Ａ）の天井１２及び炭素化主体部分（Ｂ）の天井１４への固液混合異物の堆積は極めて軽微であった。 As a result of continuous carbonization under these conditions for two months, stable carbonization could be performed without causing strand contamination, cutting, and deterioration. After continuous operation for two months, the operation was stopped and the inside of the carbon fiber firing furnace 2 was inspected. As a result, the deposition of solid-liquid mixed foreign matters on the ceiling 12 of the strand introduction part (A) and the carbonization main part (B) in the carbon fiber firing furnace was extremely slight.

（実施例２）
図５に示す炭素繊維焼成炉において、オイル処理サイジング剤としてシリコーンオイルをストランドに対し１質量％添加）を施したアクリル繊維系ストランド４を供給速度１．５ｋｇ／分で供給し炭素化を行った。 (Example 2)
In the carbon fiber firing furnace shown in FIG. 5, the acrylic fiber strand 4 to which silicone oil was added as an oil treatment sizing agent in an amount of 1% by mass to the strand was supplied at a supply rate of 1.5 kg / min for carbonization. .

炭素繊維焼成炉の諸元は、炭素繊維焼成炉の全長（Ｌｔ）１５ｍ、炭素繊維焼成炉の全高（Ｈｔ）０．４ｍ、炭素繊維焼成炉の全幅（Ｗｔ）１．６ｍ、ストランド導入部分（Ａ）の長さ（Ｌａ）１ｍ、炭素化主体部分（Ｂ）の長さ（Ｌｂ）１３ｍ、ストランド取出部分（Ｄ）の長さ（Ｌｄ）１ｍ、排気ポート端から炭素繊維焼成炉端までの長さ（Ｌｃ）２ｍ、排気ポート部分の長さ（Ｌｅ）１ｍ、導入部分のストランドの走行位置から天井１２までの垂直距離（Ｈａ）がストランドの走行方向に向けて０．１ｍから０．３ｍまで直線的に漸増、取出部分のストランドの走行位置から天井１６までの垂直距離（Ｈｄ）がストランドの走行方向に向けて０．３ｍから０．１ｍまで直線的に漸減したものであり、ストランド導入部分（Ａ）及びストランド取出部分（Ｄ）の長手方向の長さは炭素繊維焼成炉全長の１／１５のものを用いた。不活性ガスとして窒素ガスを不活性ガス入口１８から供給し、炭素化温度を８００℃とした。炭素繊維焼成炉２内では発生ガスは、炭素繊維焼成炉内で長期間部分的に滞留を起こすことなく、排気ポート１０に向かい、この排気ポート１０を通って系外へ排出された。 The specifications of the carbon fiber firing furnace are as follows: total length of carbon fiber firing furnace (Lt) 15m, total height of carbon fiber firing furnace (Ht) 0.4m, total width of carbon fiber firing furnace (Wt) 1.6m, strand introduction part ( A) length (La) 1 m, carbonization main portion (B) length (Lb) 13 m, strand take-out portion (D) length (Ld) 1 m, length from exhaust port end to carbon fiber firing furnace end (Lc) 2 m, exhaust port length (Le) 1 m, vertical distance (Ha) from the running position of the strand of the introduction part to the ceiling 12 from 0.1 m to 0.3 m in the running direction of the strand The straight line gradually increases, the vertical distance (Hd) from the running position of the strand at the take-out part to the ceiling 16 gradually decreases linearly from 0.3 m to 0.1 m in the running direction of the strand. (A) and strike The longitudinal length of the command takeout part (D) was used as the 1/15 carbon fiber firing furnace length. Nitrogen gas was supplied from the inert gas inlet 18 as an inert gas, and the carbonization temperature was set to 800 ° C. The generated gas in the carbon fiber firing furnace 2 was directed to the exhaust port 10 without being partially retained in the carbon fiber firing furnace for a long period of time, and was discharged out of the system through the exhaust port 10.

この条件で二ヶ月間連続して炭素化を行った結果、ストランドの汚染、切断、劣化が発生せず安定した炭素化を行うことができた。二ヶ月間連続運転後、運転を停止し、炭素繊維焼成炉２内を点検した。その結果、炭素繊維焼成炉内のストランド導入部分（Ａ）の天井１２、炭素化主体部分（Ｂ）の天井１４及びストランド取出部分（Ｄ）の天井１６への固液混合異物の堆積は極めて軽微であった。 As a result of continuous carbonization under these conditions for two months, stable carbonization could be performed without causing strand contamination, cutting, and deterioration. After continuous operation for two months, the operation was stopped and the inside of the carbon fiber firing furnace 2 was inspected. As a result, the deposition of solid-liquid mixed foreign matter on the ceiling 12 of the strand introduction part (A), the ceiling 14 of the carbonization main part (B) and the ceiling 16 of the strand extraction part (D) in the carbon fiber firing furnace is extremely slight. Met.

（比較例１）
図６に示す炭素繊維焼成炉を用いた以外は実施例２と同様に炭素化を行った。炭素繊維焼成炉の全長、全高、全幅は実施例２と同様のものを用いた。ストランド導入口３６からストランド３４を導入し、炭素繊維焼成炉内部３２ａにて熱処理した後、ストランド３４をストランド取出口３８から取出した。この間、不活性ガスとして窒素ガスを不活性ガス入口４８から供給し、不活性ガスのパス５４に示したような経路を経て排気ポート４０から排出した。発生ガス５２は発生ガスのパス５６に示したような経路を経て排気ポート４０から排出された。炭素繊維焼成炉の運転開始から１週間経過した時点で固液混合異物（７２、７４）のストランド３４上への落下トラブルが生じた。更に１週間経過した時点でストランドの汚染、切断、劣化が頻発し、安定した炭素化を行うことはできなかった。この時点で運転を停止し、炭素繊維焼成炉３２内を点検した結果、ストランド入口側の天井６２、内壁６４及びストランド出口側の天井６６、内壁６８に固液混合異物の堆積（６２ａ、６４ａ、６６ａ、６８ａ）が多量に認められ、各々の箇所で堆積物の一部が剥離した痕跡が認められた。 (Comparative Example 1)
Carbonization was performed in the same manner as in Example 2 except that the carbon fiber firing furnace shown in FIG. 6 was used. The carbon fiber firing furnace used was the same as in Example 2 in terms of overall length, overall height, and overall width. The strand 34 was introduced from the strand inlet 36 and heat treated in the carbon fiber firing furnace 32a, and then the strand 34 was taken out from the strand outlet 38. During this time, nitrogen gas was supplied from the inert gas inlet 48 as an inert gas, and was discharged from the exhaust port 40 through a path as shown by the inert gas path 54. The generated gas 52 was discharged from the exhaust port 40 through a path as indicated by a generated gas path 56. When one week passed from the start of the operation of the carbon fiber firing furnace, a trouble of dropping the solid-liquid mixed foreign matters (72, 74) onto the strands 34 occurred. Furthermore, when one week passed, the strands were frequently contaminated, cut and deteriorated, and stable carbonization could not be performed. At this point, the operation was stopped and the inside of the carbon fiber firing furnace 32 was inspected. As a result, solid-liquid mixed foreign matter accumulated on the ceiling 62 on the strand inlet side, the inner wall 64 and the ceiling 66 on the strand outlet side, and the inner wall 68 (62a, 64a, 66a and 68a) were observed in large quantities, and traces of part of the deposits were observed at each location.

本発明の炭素繊維焼成炉の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the carbon fiber baking furnace of this invention. 本発明の炭素繊維焼成炉の別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the carbon fiber baking furnace of this invention. 不活性ガス入口を設けた本発明の炭素繊維焼成炉の別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the carbon fiber baking furnace of this invention which provided the inert gas inlet_port | entrance. 本発明の実施例１に用いた炭素繊維焼成炉の一例を示す概略図であり、（Ｉ）は、正面図を示し、（II）は平面図を示す。It is the schematic which shows an example of the carbon fiber baking furnace used for Example 1 of this invention, (I) shows a front view, (II) shows a top view. 本発明の実施例２に用いた炭素繊維焼成炉の一例を示す概略図であり、（Ｉ）は、正面図を示し、（II）は平面図を示す。It is the schematic which shows an example of the carbon fiber baking furnace used for Example 2 of this invention, (I) shows a front view, (II) shows a top view. 従来の炭素繊維焼成炉の一例を示す概略図であり、（Ｉ）は、発生ガス流の状態を示し、（II）は、パウダー、ケバ及びタールなど異物の付着状態や脱落状態等を示す。It is the schematic which shows an example of the conventional carbon fiber baking furnace, (I) shows the state of a generated gas flow, (II) shows the adhesion state, the fallen state, etc. of foreign materials, such as a powder, a crack, and a tar.

符号の説明Explanation of symbols

２炭素繊維焼成炉
２ａ焼成室
４ストランド
４ａストランドのパス
６ストランド導入口
８ストランド取出口
１０排気ポート
１２ストランド導入部分（Ａ）の天井
１４主体部分（Ｂ）の天井
１６ストランド取出部分（Ｄ）の天井
１８不活性ガス入口
２２発生ガス
２４不活性ガスのパス
２６発生ガスのパス
３２炭素繊維焼成炉
３２ａ炭素繊維焼成炉内部
３４ストランド
３４ａストランドのパス
３６ストランド導入口
３８ストランド取出口
４０排気ポート
４４炭素繊維焼成炉の天井
４８不活性ガス入口
５２発生ガス
５２ａストランド入口側の滞留ガス
５２ｃストランド出口側の滞留ガス
５４不活性ガスのパス
５６発生ガスのパス
６２ストランド入口側の天井
６２ａストランド入口側の天井に堆積した固液混合異物
６４ストランド入口側の内壁
６４ａストランド入口側の内壁に堆積した固液混合異物
６６ストランド出口側の天井
６６ａストランド出口側の天井に堆積した固液混合異物
６８ストランド出口側の内壁
６８ａストランド出口側の内壁に堆積した固液混合異物
７２ストランド上に落下した固液混合異物
７４ストランド上に落下した固液混合異物
Ａストランド導入部分
Ｂ炭素化主体部分
Ｄストランド取出部分
Ｌａストランド導入部分の長さ
Ｌｂ炭素化主体部分の長さ
Ｌｄストランド取出部分の長さ
Ｌｃ排気ポート端から炭素繊維焼成炉端までの長さ
Ｌｅ排気ポート部分の長さ
Ｌｔ炭素繊維焼成炉の全長
Ｗｔ炭素繊維焼成炉の全幅
Ｈａ導入部分のストランドの走行位置から天井までの垂直距離
Ｈｂ炭素化主体部分のストランドの走行位置から天井までの垂直距離
Ｈｄ取出部分のストランドの走行位置から天井までの垂直距離
Ｈｔ炭素繊維焼成炉の全高
2 Carbon fiber firing furnace 2a Firing chamber 4 Strand 4a Strand path 6 Strand inlet 8 Strand outlet 10 Exhaust port 12 Ceiling of strand introducing portion (A) 14 Ceiling of main portion (B) 16 Strand extracting portion (D) Ceiling 18 Inert gas inlet 22 Generated gas 24 Passage of inert gas 26 Generated gas path 32 Carbon fiber firing furnace 32a Inside of carbon fiber firing furnace 34 Strand 34a Strand path 36 Strand inlet 38 Strand outlet 40 Exhaust port 44 Carbon Fiber firing furnace ceiling 48 Inert gas inlet 52 Generated gas 52a Retained gas at strand inlet 52c Retained gas at strand outlet 54 Inert gas path 56 Generated gas path 62 Strand inlet side ceiling 62a Strand inlet side ceiling Solid-liquid mixture deposited on Foreign matter 64 Inner wall on the strand inlet side 64a Solid-liquid mixed foreign matter deposited on the inner wall on the strand inlet side 66 Ceiling on the strand outlet side 66a Solid-liquid mixed foreign matter deposited on the ceiling on the strand outlet side 68 Inner wall on the strand outlet side 68a On the strand outlet side Solid-liquid mixed foreign matter deposited on inner wall 72 Solid-liquid mixed foreign matter dropped on strand 74 Solid-liquid mixed foreign matter dropped on strand A A Strand introduction part B Carbonization main part D Strand extraction part La Length of strand introduction part Lb Carbon Ld Length of strand extraction part Lc Length from exhaust port end to carbon fiber firing furnace end Le Length of exhaust port part Lt Overall length of carbon fiber firing furnace Wt Full width of carbon fiber firing furnace Ha Introduced part Vertical distance from the running position of the strand to the ceiling Hb Height from Portland travel position from the travel position of the strands of the vertical distance Hd takeout part of the ceiling of the vertical distance Ht carbon fibers fired furnace ceiling

Claims

炭素繊維焼成炉内を水平に且つ炭素繊維焼成炉の長さ方向に平行に走行する耐炎化繊維ストランドを不活性ガスの雰囲気下で炭素化する炭素繊維焼成炉において、該炭素繊維焼成炉が
（Ａ）該炭素繊維焼成炉のストランド入口端から炭素繊維焼成炉長さの１／５０〜１／１０の長さで天井高さがストランド走行方向に向けて漸増するストランド導入部分、
（Ｂ）該ストランド導入部分（Ａ）に続けて形成された、その天井高さがストランド走行方向に向けて一定の主体部分及び
（Ｃ）該炭素化主体部分（Ｂ）の天井に設けた排気ポート
とを有する炭素繊維焼成炉。 In a carbon fiber firing furnace for carbonizing a flame-resistant fiber strand running in a carbon fiber firing furnace horizontally and parallel to the length direction of the carbon fiber firing furnace in an inert gas atmosphere, the carbon fiber firing furnace is ( A) A strand introduction part in which the ceiling height gradually increases in the strand running direction at a length of 1/50 to 1/10 of the length of the carbon fiber firing furnace from the strand inlet end of the carbon fiber firing furnace,
(B) The main body part formed continuously from the strand introduction part (A) and having a ceiling height in the direction of running of the strand and (C) the exhaust provided on the ceiling of the carbonization main part (B) And a carbon fiber firing furnace having a port.

炭素繊維焼成炉内を水平に且つ炭素繊維焼成炉の長さ方向に平行に走行する耐炎化繊維ストランドを不活性ガスの雰囲気下で炭素化する炭素繊維焼成炉において、該炭素繊維焼成炉が
（Ａ）該炭素繊維焼成炉のストランド入口端から炭素繊維焼成炉長さの１／５０〜１／１０の長さで天井高さがストランド走行方向に向けて漸増するストランド導入部分、
（Ｂ）該ストランド導入部分（Ａ）に続けて形成された、その天井高さがストランド走行方向に向けて一定の主体部分、
（Ｃ）該炭素化主体部分（Ｂ）の天井に設けた排気ポート及び
（Ｄ）前記主体部分（Ｂ）に続けて形成され、主体部分後端からストランド出口端にかけて形成された、炭素繊維焼成炉全長さの１／５０〜１／１０の長さで天井高さがストランド走行方向に向けて漸減するストランド取出部分
とを有する炭素繊維焼成炉。 In a carbon fiber firing furnace for carbonizing a flame-resistant fiber strand running in a carbon fiber firing furnace horizontally and parallel to the length direction of the carbon fiber firing furnace in an inert gas atmosphere, the carbon fiber firing furnace is ( A) A strand introduction part in which the ceiling height gradually increases in the strand running direction at a length of 1/50 to 1/10 of the length of the carbon fiber firing furnace from the strand inlet end of the carbon fiber firing furnace,
(B) The main body portion formed following the strand introduction portion (A), the ceiling height of which is constant toward the strand running direction,
(C) An exhaust port provided on the ceiling of the carbonized main part (B) and (D) a carbon fiber fired formed following the main part (B) and formed from the main part rear end to the strand outlet end. A carbon fiber firing furnace having a length of 1/50 to 1/10 of the total length of the furnace and a strand take-out portion in which the ceiling height gradually decreases in the strand running direction.

ストランド導入部分（Ａ）の下方に不活性ガス導入部分（Ｅ）を設けた請求項１又は２に記載の炭素繊維焼成炉。 The carbon fiber firing furnace according to claim 1 or 2, wherein an inert gas introduction part (E) is provided below the strand introduction part (A).

排気ポート（Ｃ）を炭素化主体部分（Ｂ）のストランド出口側端部の天井に設けた請求項１又は２に記載の炭素繊維焼成炉。 The carbon fiber baking furnace of Claim 1 or 2 which provided the exhaust port (C) in the ceiling of the strand exit side end part of the carbonization main part (B).

ストランド導入部分（Ａ）の天井高さの漸増が直線的である請求項１又は２に記載の炭素繊維焼成炉。 The carbon fiber firing furnace according to claim 1 or 2, wherein a gradual increase in the ceiling height of the strand introduction portion (A) is linear.

ストランド取出部分（Ｄ）の天井高さの漸減が直線的である請求項２に記載の炭素繊維焼成炉。 The carbon fiber firing furnace according to claim 2, wherein the gradual decrease in the ceiling height of the strand take-out portion (D) is linear.