JPH04308226A - 炭素繊維用熱処理炉 - Google Patents
炭素繊維用熱処理炉Info
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- JPH04308226A JPH04308226A JP6849791A JP6849791A JPH04308226A JP H04308226 A JPH04308226 A JP H04308226A JP 6849791 A JP6849791 A JP 6849791A JP 6849791 A JP6849791 A JP 6849791A JP H04308226 A JPH04308226 A JP H04308226A
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱処理炉、特に炭素繊維
を製造する目的で繊維を不活性雰囲気中で連続的に処理
する装置に関するものであり、さらに詳しくは、ポリア
クリロニトリルもしくはその共重合体を原料とし紡糸し
て得られるPAN系繊維、およびピッチを原料とし紡糸
して得られるピッチ系繊維を予備酸化処理し、ついで不
活性雰囲気中で炭素化する際に、不活性ガスの使用量が
少なく経済的に熱処理出来る炭素化炉に関するものであ
る。
を製造する目的で繊維を不活性雰囲気中で連続的に処理
する装置に関するものであり、さらに詳しくは、ポリア
クリロニトリルもしくはその共重合体を原料とし紡糸し
て得られるPAN系繊維、およびピッチを原料とし紡糸
して得られるピッチ系繊維を予備酸化処理し、ついで不
活性雰囲気中で炭素化する際に、不活性ガスの使用量が
少なく経済的に熱処理出来る炭素化炉に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維は、その優れた性質、特に高い
比強度、比弾性率等により複合材料の補強繊維として製
造されている。これら複合材料の用途拡大にともなって
性能、品質の向上とともに、製造コストの低減化が重要
な検討課題となっている。一般に炭素繊維を製造する際
には、プレカーサーを空気中で200〜300℃の温度
で予備酸化し、次いで、窒素ガス等の不活性雰囲気中で
時によっては2000℃以上の温度で処理(炭素化ある
いは黒鉛化処理)を行うことによって製造される。
比強度、比弾性率等により複合材料の補強繊維として製
造されている。これら複合材料の用途拡大にともなって
性能、品質の向上とともに、製造コストの低減化が重要
な検討課題となっている。一般に炭素繊維を製造する際
には、プレカーサーを空気中で200〜300℃の温度
で予備酸化し、次いで、窒素ガス等の不活性雰囲気中で
時によっては2000℃以上の温度で処理(炭素化ある
いは黒鉛化処理)を行うことによって製造される。
【0003】従来、炭素化炉においては、その不活性雰
囲気を維持するために、炉の前後にシール機構を設ける
必要があり、被処理繊維に機械的損傷を与えないように
、非接触でシールする方法が行なわれている。この非接
触式シールの方法としては、ラビリンス機構を備えたも
のが一般的に用いられている。この方法は、ガスの流れ
と直角に配置された仕切り板と、その間隙の空間から構
成され、流れるガスの圧力損失をできるだけ大きくし抵
抗を与えることによって混入するガス量を低減させるも
のである。したがって、ガスの使用量が多いほどシール
性が高くなるが、炭素繊維のような繊維状物の処理にお
いては、糸の乱れ、バタツキによる毛羽の発生がはなは
だしくなり、品質の低下を招く結果になっていた。
囲気を維持するために、炉の前後にシール機構を設ける
必要があり、被処理繊維に機械的損傷を与えないように
、非接触でシールする方法が行なわれている。この非接
触式シールの方法としては、ラビリンス機構を備えたも
のが一般的に用いられている。この方法は、ガスの流れ
と直角に配置された仕切り板と、その間隙の空間から構
成され、流れるガスの圧力損失をできるだけ大きくし抵
抗を与えることによって混入するガス量を低減させるも
のである。したがって、ガスの使用量が多いほどシール
性が高くなるが、炭素繊維のような繊維状物の処理にお
いては、糸の乱れ、バタツキによる毛羽の発生がはなは
だしくなり、品質の低下を招く結果になっていた。
【0004】これらの問題を回避するために、シール部
の構造を特定化し、被処理繊維に与える損傷を低減化し
たり(例えば特公平1−30947号公報)、あるいは
液体でシールする方法(例えば特公昭60−5683号
公報)が用いられている。この種の熱処理炉の形状とし
ては縦型と横型とがある。縦型炉の場合、炉下部からの
外気の混入を防ぐためには多量のガスが必要となり、前
記したように品質低下がはなはだしくなるため、もっぱ
ら液体シール方法が用いられている。従って、使用する
ガス量は横型炉と比較して少なくすることが出来るが、
液体を乾燥するための設備が必要なこと、被処理繊維を
通したり、トラブルの処置を行う場合など操業性、炉の
メンテナンス性を考慮した場合には横型炉が一般的に有
利であると考えられている。
の構造を特定化し、被処理繊維に与える損傷を低減化し
たり(例えば特公平1−30947号公報)、あるいは
液体でシールする方法(例えば特公昭60−5683号
公報)が用いられている。この種の熱処理炉の形状とし
ては縦型と横型とがある。縦型炉の場合、炉下部からの
外気の混入を防ぐためには多量のガスが必要となり、前
記したように品質低下がはなはだしくなるため、もっぱ
ら液体シール方法が用いられている。従って、使用する
ガス量は横型炉と比較して少なくすることが出来るが、
液体を乾燥するための設備が必要なこと、被処理繊維を
通したり、トラブルの処置を行う場合など操業性、炉の
メンテナンス性を考慮した場合には横型炉が一般的に有
利であると考えられている。
【0005】横型炉の場合には、前記のようなシール機
構を炉の入口部及び出口部に設け、不活性ガスでシール
する方法が行なわれているが、シール性を高めるために
は多量の不活性ガスを消費し、その結果、炭素繊維の製
造コストの高騰を引き起こし、また前記のように炭素繊
維の品質低下を招く結果となっていた。
構を炉の入口部及び出口部に設け、不活性ガスでシール
する方法が行なわれているが、シール性を高めるために
は多量の不活性ガスを消費し、その結果、炭素繊維の製
造コストの高騰を引き起こし、また前記のように炭素繊
維の品質低下を招く結果となっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】熱処理炉、特に黒鉛を
炉材とする炉において、酸素、水分等の酸化性ガスの混
入は、寿命を短縮させるばかりでなく、得られる炭素繊
維の品質を著しく低下させるという問題がある。すなわ
ち、酸素が混入すると、約300℃以上において酸化反
応が起こり黒鉛材料が消耗し始めるが、特に、炭素繊維
を処理する約1000℃以上の領域においてはその反応
速度は著しく速く、黒鉛材料のみならず炭素繊維そのも
のをも酸化するため、炉内に混入する酸素量をできるだ
け少なくする必要がある。
炉材とする炉において、酸素、水分等の酸化性ガスの混
入は、寿命を短縮させるばかりでなく、得られる炭素繊
維の品質を著しく低下させるという問題がある。すなわ
ち、酸素が混入すると、約300℃以上において酸化反
応が起こり黒鉛材料が消耗し始めるが、特に、炭素繊維
を処理する約1000℃以上の領域においてはその反応
速度は著しく速く、黒鉛材料のみならず炭素繊維そのも
のをも酸化するため、炉内に混入する酸素量をできるだ
け少なくする必要がある。
【0007】本発明の目的は、熱処理炉において、不活
性ガス雰囲気下で処理する場合の、使用ガス量の低減と
炉の寿命延長による製造コストの低減化、加えて炭素繊
維の品質向上を図ることにある。
性ガス雰囲気下で処理する場合の、使用ガス量の低減と
炉の寿命延長による製造コストの低減化、加えて炭素繊
維の品質向上を図ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、不活性雰
囲気中、繊維状物質を連続的に処理する熱処理炉におい
て、該炉の入口部及び出口部周囲を囲むようにボックス
を設け、両ボックス内の圧力を実質的に同一になるよう
制御しながらボックス内のガスを吸引することによって
達成できることを見いだし、本発明は該知見に基づいて
完成した。すなわち本発明は、繊維状物質を不活性雰囲
気中で連続的に熱処理する製造装置において、該炉の入
口部及び出口部に圧力制御用のボックス、およびそれに
結合される吸引機構を備えることを特徴とする炭素繊維
用熱処理炉を提供する。
囲気中、繊維状物質を連続的に処理する熱処理炉におい
て、該炉の入口部及び出口部周囲を囲むようにボックス
を設け、両ボックス内の圧力を実質的に同一になるよう
制御しながらボックス内のガスを吸引することによって
達成できることを見いだし、本発明は該知見に基づいて
完成した。すなわち本発明は、繊維状物質を不活性雰囲
気中で連続的に熱処理する製造装置において、該炉の入
口部及び出口部に圧力制御用のボックス、およびそれに
結合される吸引機構を備えることを特徴とする炭素繊維
用熱処理炉を提供する。
【0009】以下、図面を参照しながら本発明を具体的
に説明する。図1は、本発明による横型熱処理炉の概略
図である。図において、1は被処理繊維であり、2の炉
の入口から出口に向かって進行する。炉の出口には3の
シール機構を備えてあり、不活性ガス流はこの場合被処
理繊維と向流に流れる。4は本発明の特徴である圧力制
御用のボックスである。
に説明する。図1は、本発明による横型熱処理炉の概略
図である。図において、1は被処理繊維であり、2の炉
の入口から出口に向かって進行する。炉の出口には3の
シール機構を備えてあり、不活性ガス流はこの場合被処
理繊維と向流に流れる。4は本発明の特徴である圧力制
御用のボックスである。
【0010】本発明の熱処理炉は、横型炉の入口部及び
出口部に圧力制御用のボックスを設けることに特徴があ
るが、さらにシール機構を入口あるいは出口のいずれか
一方として使用するガス量を低減化させることもできる
、本発明におけるこのシール機構は一般的に用いられる
ラビリンス構造のもので十分目的を達成することが出来
る。
出口部に圧力制御用のボックスを設けることに特徴があ
るが、さらにシール機構を入口あるいは出口のいずれか
一方として使用するガス量を低減化させることもできる
、本発明におけるこのシール機構は一般的に用いられる
ラビリンス構造のもので十分目的を達成することが出来
る。
【0011】次に、圧力制御用ボックスについて説明す
る。このボックスは被処理繊維が通過する開口部(7)
以外は密閉とする必要があり、その長さは、炉の入口あ
るいは炉の出口のシール機構の先端から300〜100
0ミリメートルの範囲内に開口部を設置することが重要
である。すなわち、300ミリメートルより小さい場合
には、外気の圧力が変動した場合など炉内へ酸素が混入
し、本発明の目的とする安定したシール性が得られない
。また、1000ミリメートル以上の場合には、被処理
繊維を通すときや、トラブルが発生したときの操作性が
悪くなり、さらに、設備が大型化するなど好ましくない
。
る。このボックスは被処理繊維が通過する開口部(7)
以外は密閉とする必要があり、その長さは、炉の入口あ
るいは炉の出口のシール機構の先端から300〜100
0ミリメートルの範囲内に開口部を設置することが重要
である。すなわち、300ミリメートルより小さい場合
には、外気の圧力が変動した場合など炉内へ酸素が混入
し、本発明の目的とする安定したシール性が得られない
。また、1000ミリメートル以上の場合には、被処理
繊維を通すときや、トラブルが発生したときの操作性が
悪くなり、さらに、設備が大型化するなど好ましくない
。
【0012】また、この図において炉の入口に設けた圧
力制御用ボックスは、2から排気される炉内ガスの補集
も兼ねており、9の吸引機構により8の排ガス処理装置
へと導かれる。従って、炉内ガスがプラント屋内へ漏洩
しないように吸引量を決める必要があるが、この場合、
炉の出口に設けたボックス内の圧力を、入口のボックス
内圧力と実質的に同じ圧力にすることが重要である。
力制御用ボックスは、2から排気される炉内ガスの補集
も兼ねており、9の吸引機構により8の排ガス処理装置
へと導かれる。従って、炉内ガスがプラント屋内へ漏洩
しないように吸引量を決める必要があるが、この場合、
炉の出口に設けたボックス内の圧力を、入口のボックス
内圧力と実質的に同じ圧力にすることが重要である。
【0013】圧力の制御方法としては、ボックス内の圧
力を微圧計等(11)により検出し、配管に設けたダン
パー等(10)を開閉することにより行うことが出来る
。なお、これらの制御方式を自動化することによって、
炉内排ガスが変動した場合など即座に対応できるので、
炭素繊維の品質維持の面からもより一層確実な操業が可
能となる。
力を微圧計等(11)により検出し、配管に設けたダン
パー等(10)を開閉することにより行うことが出来る
。なお、これらの制御方式を自動化することによって、
炉内排ガスが変動した場合など即座に対応できるので、
炭素繊維の品質維持の面からもより一層確実な操業が可
能となる。
【0014】図2は、シールガス量と炉内の酸素濃度の
関係である。一般的に炉の維持管理の面から炉内の酸素
濃度は10ppm以下にする必要があるが、本発明の圧
力制御用ボックスを用いて前記のような圧力制御を行っ
た場合には、少ないシールガス量で炉内の酸素濃度を1
0ppm以下にすることができる。一方、出口側にボッ
クスを設けない場合には、酸素濃度を10ppm以下に
するために、多くのシールガス量を必要とするばかりで
なく、図3に示すように、急激に炉内の酸素濃度が変動
する場合があることが明らかとなった。
関係である。一般的に炉の維持管理の面から炉内の酸素
濃度は10ppm以下にする必要があるが、本発明の圧
力制御用ボックスを用いて前記のような圧力制御を行っ
た場合には、少ないシールガス量で炉内の酸素濃度を1
0ppm以下にすることができる。一方、出口側にボッ
クスを設けない場合には、酸素濃度を10ppm以下に
するために、多くのシールガス量を必要とするばかりで
なく、図3に示すように、急激に炉内の酸素濃度が変動
する場合があることが明らかとなった。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果を具体的に
説明する。
説明する。
【0016】
【実施例1】常法に従って処理した酸化繊維を、図1に
示す熱処理炉を用いて、ボックス内圧力を−0.5mm
Aq、シールガス量を0.4Nm3/Hr/cm2 (
シール開口部単位断面積当り)とし最高処理温度140
0℃にて炭素化処理を行った。得られた炭素繊維は毛羽
も少なく優れた物性を示し、さらに、炉材は2年以上使
用することが可能であった。
示す熱処理炉を用いて、ボックス内圧力を−0.5mm
Aq、シールガス量を0.4Nm3/Hr/cm2 (
シール開口部単位断面積当り)とし最高処理温度140
0℃にて炭素化処理を行った。得られた炭素繊維は毛羽
も少なく優れた物性を示し、さらに、炉材は2年以上使
用することが可能であった。
【0017】
【比較例1】図1に示す熱処理炉の出口部ボックスを設
けずに、シールガス量を0.4Nm3 /Hr/cm2
とし、上記実施例1と同様に最高処理温度1400℃
にて炭素化処理を行った。炭素繊維の物性はロットごと
に変動し、さらに、炉材は酸化消耗し2カ月で使用不可
能となった。
けずに、シールガス量を0.4Nm3 /Hr/cm2
とし、上記実施例1と同様に最高処理温度1400℃
にて炭素化処理を行った。炭素繊維の物性はロットごと
に変動し、さらに、炉材は酸化消耗し2カ月で使用不可
能となった。
【0018】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の熱処理炉
は、炉の入口部及び出口部に圧力制御用のボックスを設
けることによって、炉内へ混入する酸素量を少ないガス
量で遮断させることができ、炉材質である黒鉛材料の寿
命が延長され、炭素繊維の品質が向上する。また混入す
る酸素量の変動を少なくすることができるので、炭素繊
維の品質維持の面からもより一層確実な操業が可能とな
る。
は、炉の入口部及び出口部に圧力制御用のボックスを設
けることによって、炉内へ混入する酸素量を少ないガス
量で遮断させることができ、炉材質である黒鉛材料の寿
命が延長され、炭素繊維の品質が向上する。また混入す
る酸素量の変動を少なくすることができるので、炭素繊
維の品質維持の面からもより一層確実な操業が可能とな
る。
【図1】本発明による熱処理炉を示す概略図である。
【図2】シールガス量と炉内酸素濃度の関係である。
【図3】炉内酸素濃度の経時変化の例である。
1 被処理繊維
2 炉出口
3 シール部
4 圧力制御用ボックス
5 不活性ガス供給口
6 熱処理炉本体
7 ボックス開口部
8 排ガス処理装置
9 吸引装置
10 ダンパー
11 圧力計
Claims (1)
- 【請求項1】 繊維状物質を不活性雰囲気中で連続的
に熱処理する装置において、該炉の入口部及び出口部に
圧力制御用のボックス、およびそれに結合される吸引機
構を備えることを特徴とする炭素繊維用熱処理炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6849791A JPH04308226A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 炭素繊維用熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6849791A JPH04308226A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 炭素繊維用熱処理炉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04308226A true JPH04308226A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=13375394
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6849791A Withdrawn JPH04308226A (ja) | 1991-04-01 | 1991-04-01 | 炭素繊維用熱処理炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04308226A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103882560A (zh) * | 2014-04-07 | 2014-06-25 | 北京化工大学 | 一种用于碳纤维连续生产的在线除湿去氧装置 |
-
1991
- 1991-04-01 JP JP6849791A patent/JPH04308226A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103882560A (zh) * | 2014-04-07 | 2014-06-25 | 北京化工大学 | 一种用于碳纤维连续生产的在线除湿去氧装置 |
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