JPH0748721A - 有機繊維の高速酸化のための方法及び装置 - Google Patents
有機繊維の高速酸化のための方法及び装置Info
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- JPH0748721A JPH0748721A JP13950494A JP13950494A JPH0748721A JP H0748721 A JPH0748721 A JP H0748721A JP 13950494 A JP13950494 A JP 13950494A JP 13950494 A JP13950494 A JP 13950494A JP H0748721 A JPH0748721 A JP H0748721A
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- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
- D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
- D01F9/32—Apparatus therefor
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/28—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity for treating continuous lengths of work
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、繊維ウェブ温度を制御し、かつウ
ェブが酸化室を通過される速度を最大にしながら、有機
繊維の連続ウェブを連続的に酸化すること及び酸化室に
供給された熱の利用を非常に効率的にする。 【構成】 有機繊維ウェブの連続酸化のための方法及び
装置に関し、ウェブは酸化室を通る多数の平行な通過を
受け、各通過は適切なスロットを通って室に出入りし、
かつ室を出た後、次の通過に先立って適切な量、ウェブ
の温度を低めるところの室の外にある冷却シリンダーの
回りを通過し、そして、交互する通過はお互いに都合よ
く可能な限り接近しており、かつ室の内面は系に要求さ
れる熱の最も効率的な利用を可能にする高度に反射性の
面であり、かつ室を通るウェブの速度を最大にする方法
及び装置。
ェブが酸化室を通過される速度を最大にしながら、有機
繊維の連続ウェブを連続的に酸化すること及び酸化室に
供給された熱の利用を非常に効率的にする。 【構成】 有機繊維ウェブの連続酸化のための方法及び
装置に関し、ウェブは酸化室を通る多数の平行な通過を
受け、各通過は適切なスロットを通って室に出入りし、
かつ室を出た後、次の通過に先立って適切な量、ウェブ
の温度を低めるところの室の外にある冷却シリンダーの
回りを通過し、そして、交互する通過はお互いに都合よ
く可能な限り接近しており、かつ室の内面は系に要求さ
れる熱の最も効率的な利用を可能にする高度に反射性の
面であり、かつ室を通るウェブの速度を最大にする方法
及び装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機繊維の連続的酸化
のための方法及び装置に関する。
のための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維が、有機繊維、特にポリアクリ
ロニトリル繊維から製造され得ることは周知である。繊
維は、まず酸化ガス中で酸化され、そして次に不活性ガ
ス雰囲気中で炭化される。本発明の焦点は酸化段階にあ
る。
ロニトリル繊維から製造され得ることは周知である。繊
維は、まず酸化ガス中で酸化され、そして次に不活性ガ
ス雰囲気中で炭化される。本発明の焦点は酸化段階にあ
る。
【０００３】米国特許第４，６０９，５４０号明細書
は、処理炉中２００〜４００℃で酸化雰囲気に繊維をさ
らすことによりポリアクリロニトリルタイプポリマー繊
維から炭素繊維を製造するための方法を開示している。
炉の外にある駆動ロールが用いられ、そして所望の多段
階延伸を達成するように調節される。この参考文献は、
熱収支あるいは繊維の厳密な温度制御に関係していな
い。
は、処理炉中２００〜４００℃で酸化雰囲気に繊維をさ
らすことによりポリアクリロニトリルタイプポリマー繊
維から炭素繊維を製造するための方法を開示している。
炉の外にある駆動ロールが用いられ、そして所望の多段
階延伸を達成するように調節される。この参考文献は、
熱収支あるいは繊維の厳密な温度制御に関係していな
い。
【０００４】また、米国特許第４，６７１，９５０号明
細書、同第４，０６９，２９７号明細書、同第４，５１
７，１６９号明細書、同第４，５３６，４４８号明細
書、同第４，５４５，７６２号明細書及び同第４，５５
９，０１０号明細書は、アクリル繊維又はストランドを
酸化するための方法を開示している。これらの参考文献
は、酸化炉の外にある多数のローラーを示している。こ
れらの参考文献は、酸化プロセスの種々の面、例えば繊
維収縮の制御、使用ずみ酸化ガスの循環、酸化に先立つ
アンモニウム塩でのアクリル繊維の被覆、炉中での温度
変化の制御、そして温度を制御するため及び炎を押さえ
るために酸化装置の種々の部分に水をスプレーすること
に関する。
細書、同第４，０６９，２９７号明細書、同第４，５１
７，１６９号明細書、同第４，５３６，４４８号明細
書、同第４，５４５，７６２号明細書及び同第４，５５
９，０１０号明細書は、アクリル繊維又はストランドを
酸化するための方法を開示している。これらの参考文献
は、酸化炉の外にある多数のローラーを示している。こ
れらの参考文献は、酸化プロセスの種々の面、例えば繊
維収縮の制御、使用ずみ酸化ガスの循環、酸化に先立つ
アンモニウム塩でのアクリル繊維の被覆、炉中での温度
変化の制御、そして温度を制御するため及び炎を押さえ
るために酸化装置の種々の部分に水をスプレーすること
に関する。
【０００５】特願昭５７‐４０９２３号明細書は、また
熱活性雰囲気を通るヤーンの一連の通路によるポリアク
リルヤーンのストランドの酸化を示しており、各々の通
路の方向を反転するためにも役に立つローラーにより通
路間のヤーンを冷却する。
熱活性雰囲気を通るヤーンの一連の通路によるポリアク
リルヤーンのストランドの酸化を示しており、各々の通
路の方向を反転するためにも役に立つローラーにより通
路間のヤーンを冷却する。
【０００６】米国特許第４，４６１，１５９号明細書
は、繊維からの熱の吸収のため及び複数の繊維層がある
場合にはその層間の輻射熱交換の回避のために、高い熱
伝導率及び輻射率を持つ酸化室中の壁を持つこと、及び
酸化室内でアクリル繊維束の「トウ」の酸化からの反応
熱を散逸させることを教示している。
は、繊維からの熱の吸収のため及び複数の繊維層がある
場合にはその層間の輻射熱交換の回避のために、高い熱
伝導率及び輻射率を持つ酸化室中の壁を持つこと、及び
酸化室内でアクリル繊維束の「トウ」の酸化からの反応
熱を散逸させることを教示している。
【０００７】また、ウェブの方向を反転するための外部
ローラーを使用しながら、交互の方向の平行な層として
ウェブを酸化室に通すことによりポリアクリロニトリル
繊維のウェブを酸化することは当業者において公知であ
る。ウェブがローラーの回りを通過するとき、空気との
対流及び空気中への輻射によりいくらかの熱がウェブか
ら散逸するけれども、ローラーを経てかなりの量の熱を
除去し、又はローラーでの熱除去の制御を維持する試み
はなされていない。これらの先行技術の手段は、ウェブ
温度が極端にならないように保持するために酸化室を通
して送られる非常に多量の空気に頼り、そしてウェブが
室を通って通過されることができる最高線速度は約４〜
７メートル／分である。
ローラーを使用しながら、交互の方向の平行な層として
ウェブを酸化室に通すことによりポリアクリロニトリル
繊維のウェブを酸化することは当業者において公知であ
る。ウェブがローラーの回りを通過するとき、空気との
対流及び空気中への輻射によりいくらかの熱がウェブか
ら散逸するけれども、ローラーを経てかなりの量の熱を
除去し、又はローラーでの熱除去の制御を維持する試み
はなされていない。これらの先行技術の手段は、ウェブ
温度が極端にならないように保持するために酸化室を通
して送られる非常に多量の空気に頼り、そしてウェブが
室を通って通過されることができる最高線速度は約４〜
７メートル／分である。
【０００８】上記の先行文献の技術はいずれも、酸化さ
れた繊維層の生産速度の最大化を可能にするような酸化
炉中の熱の保存並びに繊維温度の制御に関するものでは
ない。
れた繊維層の生産速度の最大化を可能にするような酸化
炉中の熱の保存並びに繊維温度の制御に関するものでは
ない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、繊維ウェブ温
度を制御し、かつウェブが酸化室を通過される速度を最
大にしながら、有機繊維の連続ウェブを連続的に酸化す
ること及び酸化室に供給された熱の利用を非常に効率的
にすることが本発明の主要な目的である。
度を制御し、かつウェブが酸化室を通過される速度を最
大にしながら、有機繊維の連続ウェブを連続的に酸化す
ること及び酸化室に供給された熱の利用を非常に効率的
にすることが本発明の主要な目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】従って、一実施態様にお
いて、本発明は有機繊維を連続的に酸化するための方法
である。この方法は、酸化室への入口開口部を通って酸
化室中に第一層としての有機繊維の連続ウェブを導入す
ることを含む。酸化雰囲気及び酸化条件は、室の内部全
体に亘って維持される。室の内壁は反射面を含む。ウェ
ブの第一層は、室を通って、そして出口開口部から外へ
出される。次に、ウェブは、ウェブの進行の方向を反転
する室の外にある第一の冷却ロールの周囲上を通過され
る。次に、反転された方向のウェブは、第一層と第二層
が実質的に平行でかつ極めて接近した状態で、第二開口
部を通って室中に第二層として通過される。第二層は、
室を通って、そして第二出口開口部から外へ出される。
上記の手順は、連続ウェブに、追加の冷却ロール、入口
開口部、極めて接近した平行な層及び出口開口部を伴っ
て繰り返される。また、ウェブのどこかの部分での過度
の温度を避け、そして室を通るウェブの線速度を最大に
しながら、有機繊維の所望の程度の酸化を達成するため
に必要な程度に、室中の酸化雰囲気の温度及び循環並び
に冷却ロールの熱除去の量が制御される。
いて、本発明は有機繊維を連続的に酸化するための方法
である。この方法は、酸化室への入口開口部を通って酸
化室中に第一層としての有機繊維の連続ウェブを導入す
ることを含む。酸化雰囲気及び酸化条件は、室の内部全
体に亘って維持される。室の内壁は反射面を含む。ウェ
ブの第一層は、室を通って、そして出口開口部から外へ
出される。次に、ウェブは、ウェブの進行の方向を反転
する室の外にある第一の冷却ロールの周囲上を通過され
る。次に、反転された方向のウェブは、第一層と第二層
が実質的に平行でかつ極めて接近した状態で、第二開口
部を通って室中に第二層として通過される。第二層は、
室を通って、そして第二出口開口部から外へ出される。
上記の手順は、連続ウェブに、追加の冷却ロール、入口
開口部、極めて接近した平行な層及び出口開口部を伴っ
て繰り返される。また、ウェブのどこかの部分での過度
の温度を避け、そして室を通るウェブの線速度を最大に
しながら、有機繊維の所望の程度の酸化を達成するため
に必要な程度に、室中の酸化雰囲気の温度及び循環並び
に冷却ロールの熱除去の量が制御される。
【００１１】第二の実施態様において、本発明は、
（１）高度に反射性の面を備えた内壁を持つ酸化室、
（２）各々の壁が、室を通って前方へそして後方へ通過
する交互する平行な層における繊維の連続ウェブのぴん
と張った通過を提供することを可能にし、かつその様に
配置された一連のスロットを持っている、酸化室の二つ
の向い合う壁、（３）第一のスロットを通って連続ウェ
ブを供給するための手段、（４）室を出るウェブが冷却
シリンダーの周囲を回って通過し、そしてその表面に接
触し、そして次の交互する層を成すように他のスロット
を通って室に再び入ることを可能にするように室と配置
され、室の外にある冷却シリンダー、（５）ウェブから
移動した熱の吸収を可能にするために各々の冷却シリン
ダーを通して冷却媒体を通過させるための手段、（６）
ウェブが所望の線速度で出る室の最後のスロットを通っ
てウェブを引っ張るため、及びウェブを保持するための
引張り及び収集手段、（７）酸化室に加熱した酸化性ガ
スを供給するため及びガスを循環しかつ室から取り出す
ための手段、及び（８）ウェブのいずれかの部分での過
度の温度による繊維の溶融又はその他の劣化を防止しな
がら、ウェブ中の繊維の所望の酸化の程度を達成しつ
つ、冷却シリンダーを通る冷却媒体の流量を制御し、酸
化室への及び酸化室を通る酸化ガスの循環及び温度を制
御し、かつ室を通るウェブを引張る速度を最大にするた
めの制御手段を含む有機繊維の連続酸化のために適する
装置である。
（１）高度に反射性の面を備えた内壁を持つ酸化室、
（２）各々の壁が、室を通って前方へそして後方へ通過
する交互する平行な層における繊維の連続ウェブのぴん
と張った通過を提供することを可能にし、かつその様に
配置された一連のスロットを持っている、酸化室の二つ
の向い合う壁、（３）第一のスロットを通って連続ウェ
ブを供給するための手段、（４）室を出るウェブが冷却
シリンダーの周囲を回って通過し、そしてその表面に接
触し、そして次の交互する層を成すように他のスロット
を通って室に再び入ることを可能にするように室と配置
され、室の外にある冷却シリンダー、（５）ウェブから
移動した熱の吸収を可能にするために各々の冷却シリン
ダーを通して冷却媒体を通過させるための手段、（６）
ウェブが所望の線速度で出る室の最後のスロットを通っ
てウェブを引っ張るため、及びウェブを保持するための
引張り及び収集手段、（７）酸化室に加熱した酸化性ガ
スを供給するため及びガスを循環しかつ室から取り出す
ための手段、及び（８）ウェブのいずれかの部分での過
度の温度による繊維の溶融又はその他の劣化を防止しな
がら、ウェブ中の繊維の所望の酸化の程度を達成しつ
つ、冷却シリンダーを通る冷却媒体の流量を制御し、酸
化室への及び酸化室を通る酸化ガスの循環及び温度を制
御し、かつ室を通るウェブを引張る速度を最大にするた
めの制御手段を含む有機繊維の連続酸化のために適する
装置である。
【００１２】本発明は、炭素繊維製造において使用する
ための非常に効率的な酸化システムのための独特の設計
を含む。上記の先行技術に鑑みて、そのような製造の化
学は公知である。典型的には、有機繊維例えばポリアク
リロニトリル繊維は、所望の水準に繊維の酸素含有量を
上昇させるために、酸化雰囲気例えば空気と、約２００
〜約３００℃の温度で接触され、そして次に、得られた
予備酸化された繊維が、非酸化雰囲気中において３，０
００℃という高い温度で炭化される。炭素繊維は、たく
さんの用途、とりわけ高強度複合材料の構成において用
途を有する。
ための非常に効率的な酸化システムのための独特の設計
を含む。上記の先行技術に鑑みて、そのような製造の化
学は公知である。典型的には、有機繊維例えばポリアク
リロニトリル繊維は、所望の水準に繊維の酸素含有量を
上昇させるために、酸化雰囲気例えば空気と、約２００
〜約３００℃の温度で接触され、そして次に、得られた
予備酸化された繊維が、非酸化雰囲気中において３，０
００℃という高い温度で炭化される。炭素繊維は、たく
さんの用途、とりわけ高強度複合材料の構成において用
途を有する。
【００１３】先行技術文献は、溶融又は燃焼を通しての
繊維の劣化を避けるように酸化中に繊維の最大温度の制
御を持続することの重要性を教示するけれども、それら
の文献は、酸化室又は炉を通る繊維の処理量を最大にし
ながら、エネルギー必要量を最小にし、かつ繊維温度の
厳重な制御を持続するようにプロセスを適正化するため
の考慮は殆ど与えられていないことを示す。後述するよ
うに、そのような適正化は、プロセスが酸化室を通って
通過されている単一の繊維又は繊維ストランドを扱う限
り（多重通過及び室の外の冷却シリンダーの使用を伴っ
たとしても）、達成されることはできない。繊維が層の
形で室を通って引張られるところの発見された一の文献
において（米国特許第４，４６１，１５９号明細書）、
室の設計は、一の層から他の層への熱移動が妨げられる
ようにされ、そして室の内壁が、繊維の酸化の発熱を吸
収するように特定的に設計されている。
繊維の劣化を避けるように酸化中に繊維の最大温度の制
御を持続することの重要性を教示するけれども、それら
の文献は、酸化室又は炉を通る繊維の処理量を最大にし
ながら、エネルギー必要量を最小にし、かつ繊維温度の
厳重な制御を持続するようにプロセスを適正化するため
の考慮は殆ど与えられていないことを示す。後述するよ
うに、そのような適正化は、プロセスが酸化室を通って
通過されている単一の繊維又は繊維ストランドを扱う限
り（多重通過及び室の外の冷却シリンダーの使用を伴っ
たとしても）、達成されることはできない。繊維が層の
形で室を通って引張られるところの発見された一の文献
において（米国特許第４，４６１，１５９号明細書）、
室の設計は、一の層から他の層への熱移動が妨げられる
ようにされ、そして室の内壁が、繊維の酸化の発熱を吸
収するように特定的に設計されている。
【００１４】先行技術の教示と著しく対照的に、本発明
は、酸化室内に可能な限り熱を保持し、そして室の外の
冷却シリンダー又はローラーによるウェブからの正確に
制御された熱除去により、繊維ウェブが到達するかもし
れない最大温度の厳密な制御を持続する。酸化室中に熱
を保持することは、内壁を反射性（鏡状）の表面とし、
室を前方及び後方に通過するウェブの隣り合う交互の層
をできるだけ接近させて、一の層の高温部分（室を出る
部分）から隣り合う層の相対的に冷たい部分（室に入る
部分）への輻射による熱の移動を最大にすることにより
達成される。冷却シリンダーにより繊維ウェブの最大温
度を正確に制御する少なくとも一の方法は、酸化室を出
るウェブの層の温度と、ウェブが該冷却シリンダーに接
触した後のウェブの温度との差異を測定すること、及び
測定された温度差異を「設定値」と比較し、そして測定
された差異と設定値との差異に従って弁を調節し、一
方、弁は冷却シリンダーの内部を通る冷却媒体例えば水
の流量を制御するところの自動制御装置への入力として
測定値を使用することである。
は、酸化室内に可能な限り熱を保持し、そして室の外の
冷却シリンダー又はローラーによるウェブからの正確に
制御された熱除去により、繊維ウェブが到達するかもし
れない最大温度の厳密な制御を持続する。酸化室中に熱
を保持することは、内壁を反射性（鏡状）の表面とし、
室を前方及び後方に通過するウェブの隣り合う交互の層
をできるだけ接近させて、一の層の高温部分（室を出る
部分）から隣り合う層の相対的に冷たい部分（室に入る
部分）への輻射による熱の移動を最大にすることにより
達成される。冷却シリンダーにより繊維ウェブの最大温
度を正確に制御する少なくとも一の方法は、酸化室を出
るウェブの層の温度と、ウェブが該冷却シリンダーに接
触した後のウェブの温度との差異を測定すること、及び
測定された温度差異を「設定値」と比較し、そして測定
された差異と設定値との差異に従って弁を調節し、一
方、弁は冷却シリンダーの内部を通る冷却媒体例えば水
の流量を制御するところの自動制御装置への入力として
測定値を使用することである。
【００１５】本発明に大変重要なことは、繊維ウェブの
性質である。理想的に、ウェブは、層の冷たい部分が隣
り合う層の高温の部分から輻射された熱を完全に吸収す
ることができるように、繊維又は繊維束の間に間隙のな
い中実の繊維シートを含むであろう。ただ一つの繊維の
ストランドを扱う先行技術のプロセスによって達成され
ることができないことが、層間の熱のこの分布及び保持
である。
性質である。理想的に、ウェブは、層の冷たい部分が隣
り合う層の高温の部分から輻射された熱を完全に吸収す
ることができるように、繊維又は繊維束の間に間隙のな
い中実の繊維シートを含むであろう。ただ一つの繊維の
ストランドを扱う先行技術のプロセスによって達成され
ることができないことが、層間の熱のこの分布及び保持
である。
【００１６】酸化室の内部の高度に反射性の面は、熱を
ウェブへと反射して戻し、そして室からの制御されない
熱損失を最小にする。これは、ウェブの出入のためのス
ロットが切らされているところの室の端又は反対の壁に
おける、内表面のための非常に重要な配慮である。スロ
ットは、一つの層が冷却シリンダーの回りを通過した時
に方向の反転して隣り合う交互する層になるように室を
通って前後に通過する交互する平行な層における連続ウ
ェブの通過を可能にするように、向い合う壁に関して位
置付けられ、そして配列される。そのようなスロットを
通る通過はぴんと張っていなければならず、それは、ス
ロットの寸法が、ウェブとスロットの端の間の接触によ
る過度の摩擦なしにウェブの通過を許すのに十分なだけ
大きいことを意味する。
ウェブへと反射して戻し、そして室からの制御されない
熱損失を最小にする。これは、ウェブの出入のためのス
ロットが切らされているところの室の端又は反対の壁に
おける、内表面のための非常に重要な配慮である。スロ
ットは、一つの層が冷却シリンダーの回りを通過した時
に方向の反転して隣り合う交互する層になるように室を
通って前後に通過する交互する平行な層における連続ウ
ェブの通過を可能にするように、向い合う壁に関して位
置付けられ、そして配列される。そのようなスロットを
通る通過はぴんと張っていなければならず、それは、ス
ロットの寸法が、ウェブとスロットの端の間の接触によ
る過度の摩擦なしにウェブの通過を許すのに十分なだけ
大きいことを意味する。
【００１７】冷却シリンダーの主要な機能は、それが接
触している繊維ウェブから熱を吸収すること、そしてウ
ェブの方向を反転し、かつ酸化室の外及び中へのその通
過の進路にウェブを導くように働くことである。前者の
機能を促進するために、シリンダーは、熱交換器を扱う
当業者に周知の原理に従って、そのような材料で作られ
そして冷却媒体のための内部及び外部の設備を持ってい
る。後者の機能は、多分、モーターを駆動させることに
よってさえ、一以上のシリンダーをその縦軸の回りに回
転させることによって最良に働かされることができる。
触している繊維ウェブから熱を吸収すること、そしてウ
ェブの方向を反転し、かつ酸化室の外及び中へのその通
過の進路にウェブを導くように働くことである。前者の
機能を促進するために、シリンダーは、熱交換器を扱う
当業者に周知の原理に従って、そのような材料で作られ
そして冷却媒体のための内部及び外部の設備を持ってい
る。後者の機能は、多分、モーターを駆動させることに
よってさえ、一以上のシリンダーをその縦軸の回りに回
転させることによって最良に働かされることができる。
【００１８】本発明の方法の実施及び装置の運転は、図
１を参考にして説明され得る。酸化室１は、好ましい実
施態様において、本質的に大きな箱として示されてい
る。室１の一の壁を通して示されるスロット３、４´及
び３''、及び向い合って面する壁を通して示されるスロ
ット４、３´及び４''がある。しかし、後で述べるよう
に所望するウェブの通過の数に依存して任意の数のスロ
ットが存在することができる。室１の内表面は、その壁
を通過する熱損失を最小にするように高度に反射性であ
り、鏡のように反射しさえする。
１を参考にして説明され得る。酸化室１は、好ましい実
施態様において、本質的に大きな箱として示されてい
る。室１の一の壁を通して示されるスロット３、４´及
び３''、及び向い合って面する壁を通して示されるスロ
ット４、３´及び４''がある。しかし、後で述べるよう
に所望するウェブの通過の数に依存して任意の数のスロ
ットが存在することができる。室１の内表面は、その壁
を通過する熱損失を最小にするように高度に反射性であ
り、鏡のように反射しさえする。
【００１９】繊維ウェブ２は、有機繊維特にポリアクリ
ル繊維の連続するマルチフィラメントの束の「トウ」を
含む平らなシートであり、夫々の束が約１，０００〜約
１６０，０００の個々の繊維を含む。装置が収容できる
限り幅広くてもよい繊維のシートは、図示されていない
供給手段を経て、多分第一の入口スロット３に極めて接
近して据えられた大きなロールから供給される。ウェブ
は、総てのスロットと同様にウェブを入れるために丁度
十分な大きさの寸法を持っているスロット３を通して引
張られる。ウェブのための牽引手段は、図示されていな
いが、それは、ウェブが冷却シリンダー５''の回りを通
過した後、ウェブを集めるモーター駆動ローラーである
ことができる。
ル繊維の連続するマルチフィラメントの束の「トウ」を
含む平らなシートであり、夫々の束が約１，０００〜約
１６０，０００の個々の繊維を含む。装置が収容できる
限り幅広くてもよい繊維のシートは、図示されていない
供給手段を経て、多分第一の入口スロット３に極めて接
近して据えられた大きなロールから供給される。ウェブ
は、総てのスロットと同様にウェブを入れるために丁度
十分な大きさの寸法を持っているスロット３を通して引
張られる。ウェブのための牽引手段は、図示されていな
いが、それは、ウェブが冷却シリンダー５''の回りを通
過した後、ウェブを集めるモーター駆動ローラーである
ことができる。
【００２０】室１の内側で保持されかつ室１を通って循
環される酸化雰囲気は、好ましくは、図示されていない
慣用手段により室１中に供給された空気である。有機繊
維の酸化を可能にするために十分に高いが、燃焼又は溶
融により繊維の劣化を引き起こすほど高くない、酸化雰
囲気中での高められた温度を維持することが重要であ
る。室１中に供給された酸化ガスは、加熱されるであろ
う。しかし、室１中の熱の大部分は、有機繊維が酸化さ
れるとき反応の発熱により生じるであろう。
環される酸化雰囲気は、好ましくは、図示されていない
慣用手段により室１中に供給された空気である。有機繊
維の酸化を可能にするために十分に高いが、燃焼又は溶
融により繊維の劣化を引き起こすほど高くない、酸化雰
囲気中での高められた温度を維持することが重要であ
る。室１中に供給された酸化ガスは、加熱されるであろ
う。しかし、室１中の熱の大部分は、有機繊維が酸化さ
れるとき反応の発熱により生じるであろう。
【００２１】ウェブ２は、室１を好ましくは水平に通過
し、そして第一の出口スロット４を通って出、その後そ
れは、冷却シリンダー５の表面に接触しながら周囲を通
過する。冷却シリンダー５並びに５´と５''を含む他の
冷却シリンダーは、シリンダーの表面を通ってウェブ２
から、そして各々の冷却シリンダーの内部を通って循環
する冷却媒体例えば水へと熱を吸収することにより熱交
換器として機能する。また、冷却シリンダーは、ウェブ
２の進行の方向を変化又は反転するために働き、かつウ
ェブ２とそれらの相互作用を容易にするために、それら
の縦軸の回りに自由に回転し、又はモーターにより動力
を与えられたような回転を有することができる。
し、そして第一の出口スロット４を通って出、その後そ
れは、冷却シリンダー５の表面に接触しながら周囲を通
過する。冷却シリンダー５並びに５´と５''を含む他の
冷却シリンダーは、シリンダーの表面を通ってウェブ２
から、そして各々の冷却シリンダーの内部を通って循環
する冷却媒体例えば水へと熱を吸収することにより熱交
換器として機能する。また、冷却シリンダーは、ウェブ
２の進行の方向を変化又は反転するために働き、かつウ
ェブ２とそれらの相互作用を容易にするために、それら
の縦軸の回りに自由に回転し、又はモーターにより動力
を与えられたような回転を有することができる。
【００２２】冷却媒体流量制御装置９、９´及び９''
は、各々の室出口の後であるが、次の冷却シリンダーと
接する前でウェブ２の温度を測定する赤外線温度検知器
７、７´及び７''、及び各々の冷却シリンダーの回りを
通過した後のウェブ２の温度を測定する赤外線温度検知
器８、８´及び８''から入力を受けとる。冷却媒体流量
制御装置は、それが結合されている冷却シリンダーと接
する前後でのウェブ２の温度差を計算し、そして計算さ
れた温度差に応答してシリンダーを通す冷却媒体の流量
を制御する。その目的は、各々の冷却シリンダーの前後
のウェブに予め設定された即ち「設定値」の温度差を維
持することである。
は、各々の室出口の後であるが、次の冷却シリンダーと
接する前でウェブ２の温度を測定する赤外線温度検知器
７、７´及び７''、及び各々の冷却シリンダーの回りを
通過した後のウェブ２の温度を測定する赤外線温度検知
器８、８´及び８''から入力を受けとる。冷却媒体流量
制御装置は、それが結合されている冷却シリンダーと接
する前後でのウェブ２の温度差を計算し、そして計算さ
れた温度差に応答してシリンダーを通す冷却媒体の流量
を制御する。その目的は、各々の冷却シリンダーの前後
のウェブに予め設定された即ち「設定値」の温度差を維
持することである。
【００２３】酸化室中に図示されている熱電対６は、室
中の任意の場所に設置され得るが、多分酸化ガスが室中
に供給される箇所近辺に設置され得る。その目的は、所
望の予め決定された水準にこの位置のガスの温度を維持
することである。図１に図示されていないけれども、熱
電対６は、必要な量及び温度で酸化ガスを引き渡すため
に必要な制御装置、熱源、ファン等と結合されているで
あろう。
中の任意の場所に設置され得るが、多分酸化ガスが室中
に供給される箇所近辺に設置され得る。その目的は、所
望の予め決定された水準にこの位置のガスの温度を維持
することである。図１に図示されていないけれども、熱
電対６は、必要な量及び温度で酸化ガスを引き渡すため
に必要な制御装置、熱源、ファン等と結合されているで
あろう。
【００２４】また、図１に示されていないが、室１内で
酸化ガスを循環するための手段、例えば室１内で可能な
限り均一な酸化雰囲気を得るようにファン及び内部又は
外部のダクトがある。
酸化ガスを循環するための手段、例えば室１内で可能な
限り均一な酸化雰囲気を得るようにファン及び内部又は
外部のダクトがある。
【００２５】図１は、酸化室、及び制御装置を接続され
た冷却シリンダーを通るウェブのただ三つの通過が示さ
れているけれども、通過の数ははるかに多くてもよく、
また多分はるかに多いであろうことが理解されるべきで
ある。そのような数は、必要な酸化の程度及び装置を通
るウェブの所望の処理量に依存する。また、冷却シリン
ダー５''と接した後の酸化されたウェブ２の処理は図示
されていないが、ウェブは更なる処理、多分非酸化雰囲
気中で高温で炭化されるであろうことが分かる。
た冷却シリンダーを通るウェブのただ三つの通過が示さ
れているけれども、通過の数ははるかに多くてもよく、
また多分はるかに多いであろうことが理解されるべきで
ある。そのような数は、必要な酸化の程度及び装置を通
るウェブの所望の処理量に依存する。また、冷却シリン
ダー５''と接した後の酸化されたウェブ２の処理は図示
されていないが、ウェブは更なる処理、多分非酸化雰囲
気中で高温で炭化されるであろうことが分かる。
【００２６】また、とりわけ、更なる酸化（多分より穏
やか又はより厳しい酸化、しかし異なる条件である必要
はない）が必要とされる場合に、第一の酸化室と類似す
る内部の及び外部の構成物及び制御手段を有する第二の
又はそれ以上の酸化室を第一の酸化室と直列に持つこと
が望ましくあり得る。
やか又はより厳しい酸化、しかし異なる条件である必要
はない）が必要とされる場合に、第一の酸化室と類似す
る内部の及び外部の構成物及び制御手段を有する第二の
又はそれ以上の酸化室を第一の酸化室と直列に持つこと
が望ましくあり得る。
【００２７】０．５〜約１０デニールの繊維フィラメン
トを仮定すれば、約２０，０００フィラメント／センチ
メートルで間隔を置かれた繊維を持つシートは約９０％
閉じている（間隙がない）。しかし、シートがより薄け
れば薄いほどより効果的に熱がシートから輻射され、そ
してシート内部からその表面へと伝導され得るという逆
の考慮がある。それ故、２０，０００〜１０，０００フ
ィラメント／センチメートルの間に最適なフィラメント
カウントがある。ウェブの内部からの熱の伝導の効率の
みが考慮されるなら、後者が理想のカウントであろう。
それゆえ、カウントは好ましくは、１０，０００〜２
０，０００フィラメント／センチメートルの間にある。
シートの幅は、酸化室及び結合された装置の寸法が許す
であろう程に大きくてよい。
トを仮定すれば、約２０，０００フィラメント／センチ
メートルで間隔を置かれた繊維を持つシートは約９０％
閉じている（間隙がない）。しかし、シートがより薄け
れば薄いほどより効果的に熱がシートから輻射され、そ
してシート内部からその表面へと伝導され得るという逆
の考慮がある。それ故、２０，０００〜１０，０００フ
ィラメント／センチメートルの間に最適なフィラメント
カウントがある。ウェブの内部からの熱の伝導の効率の
みが考慮されるなら、後者が理想のカウントであろう。
それゆえ、カウントは好ましくは、１０，０００〜２
０，０００フィラメント／センチメートルの間にある。
シートの幅は、酸化室及び結合された装置の寸法が許す
であろう程に大きくてよい。
【００２８】ウェブの交互する層は、一の層の高温部分
から隣り合う層の比較的冷たい部分への輻射及び対流に
よる熱の移動を容易にするように、実質的に平行でかつ
極めて接近した状態にある。隣り合う層がお互いにどの
程度接近しうるかは、装置の製造における実際上の配
慮、特に、酸化室を通る連続ウェブの引張り又は供給、
及び所望の熱移動を達成するためにウェブに接するシリ
ンダーの外表面の最小表面積と、冷却媒体の通過のため
の冷却シリンダー中の内部容積との相反する要求の点か
ら見て可能な冷却シリンダーの最小直径に関して決めら
れる。一の層の表面から次の隣り合う層の最も接近した
表面までの許容しうる距離は、約２〜約２０センチメー
トルである。
から隣り合う層の比較的冷たい部分への輻射及び対流に
よる熱の移動を容易にするように、実質的に平行でかつ
極めて接近した状態にある。隣り合う層がお互いにどの
程度接近しうるかは、装置の製造における実際上の配
慮、特に、酸化室を通る連続ウェブの引張り又は供給、
及び所望の熱移動を達成するためにウェブに接するシリ
ンダーの外表面の最小表面積と、冷却媒体の通過のため
の冷却シリンダー中の内部容積との相反する要求の点か
ら見て可能な冷却シリンダーの最小直径に関して決めら
れる。一の層の表面から次の隣り合う層の最も接近した
表面までの許容しうる距離は、約２〜約２０センチメー
トルである。
【００２９】本発明の方法及び装置により達成された本
質的な目的は、繊維の劣化なしに、先行技術の装置によ
り今まで実現されなかった生産速度を含め可能な限り効
率的に有機繊維を酸化することにある。酸化室中の熱を
保存すること、室内で繊維ウェブの層間に均一に熱を分
布すること及びウェブ温度の厳密な制御の結合が、所望
の高速度生産を可能にする。本発明の装置を通る繊維ウ
ェブの線速度で表される期待される生産速度は、約１０
〜約５０メートル／分である。
質的な目的は、繊維の劣化なしに、先行技術の装置によ
り今まで実現されなかった生産速度を含め可能な限り効
率的に有機繊維を酸化することにある。酸化室中の熱を
保存すること、室内で繊維ウェブの層間に均一に熱を分
布すること及びウェブ温度の厳密な制御の結合が、所望
の高速度生産を可能にする。本発明の装置を通る繊維ウ
ェブの線速度で表される期待される生産速度は、約１０
〜約５０メートル／分である。
【図１】酸化室、ウェブ、入口スロット、出口スロッ
ト、冷却シリンダー、及び酸化室並びに冷却シリンダー
と結び付いた種々の温度制御システムを含む、本発明の
装置の平面図である。
ト、冷却シリンダー、及び酸化室並びに冷却シリンダー
と結び付いた種々の温度制御システムを含む、本発明の
装置の平面図である。
１．酸化室 ２．ウェブ ３、３´、３''．入口スロット ４、４´、４''．出口スロット ５、５´、５''．冷却シリンダー ６．熱電対 ７、７´、７''．赤外線温度検知器 ８、８´、８''．赤外線温度検知器 ９、９´、９''．冷却媒体流量制御装置 １０、１０´、１０''．冷却装置
Claims (10)
- 【請求項１】 有機繊維を連続的に酸化するための方法
において、酸化室への入口開口部を通って該室中に第一
層としての有機繊維の連続ウェブを導入すること、該室
の内部全体に亘って酸化雰囲気及び酸化条件を維持する
こと、該室の内壁が反射面を含むこと、該室を通ってそ
して出口開口部から外へ該ウェブの該第一層が出される
こと、該室の外にある第一の冷却ロールの周囲上を該ウ
ェブが通過しそして該ウェブの進行方向を反転するこ
と、第二開口部を通って該室中に第二層としての反転さ
れた方向のウェブを通過すること、該第一層と該第二層
が実質的に平行でかつ極めて接近していること、該室を
通ってそして第二出口開口部から外へ該第二層が出され
ること、追加の冷却ロール、入口開口部、極めて接近し
た平行な層及び出口開口部を伴って該連続ウェブに上記
手順を繰り返すこと、並びに該ウェブのどこかの部分で
の過度の温度を避けながらかつ該室を通るウェブの線速
度を最大にしながら、該有機繊維の所望の程度の酸化を
達成するために必要な程度に該室中の該酸化雰囲気の温
度及び循環並びに冷却ロールの熱除去の量を制御するこ
とを含む方法。 - 【請求項２】 該ウェブが、約１０，０００〜約２０，
０００フィラメント／センチメートルで０．５〜約１０
デニールのフィラメントを含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 該有機繊維がポリアクリロニトリルを含
む請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 該ウェブの隣り合う層が約２〜２０セン
チメートルで隔てられている請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 該室を通る該ウェブの線速度が約１０〜
約５０メートル／分である請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 該酸化雰囲気が空気を含み、かつ該酸化
条件が約２００〜約３００℃を含む請求項１記載の方
法。 - 【請求項７】 該ウェブが該酸化室の最後の出口開口部
から、更なる酸化を達成するために直列に並べられた一
又はそれ以上の追加の酸化室へと通される請求項１記載
の方法。 - 【請求項８】 有機繊維の連続酸化に適した装置におい
て、（１）高度に反射性の面を備えた内壁を持つ酸化
室、（２）各々の壁が、該室を通って前方へそして後方
へ通過する交互する平行な層における繊維の連続ウェブ
のぴんと張った通過を提供することを可能にし、かつそ
の様に配置された一連のスロットを持っている、該酸化
室の二つの向い合う壁、（３）第一の該スロットを通っ
て該連続ウェブを供給するための手段、（４）該室を出
る該ウェブが冷却シリンダーの周囲を回って通過し、そ
してその表面と接触し、そして次の交互する層を成すよ
うに他のスロットを通って該室に再び入ることを可能に
するように該室と配置され、該室の外にある冷却シリン
ダー、（５）該ウェブから移動した熱の吸収を可能にす
るために各々の冷却シリンダーを通して冷却媒体を通過
させるための手段、（６）該ウェブが所望の線速度で出
る該室の最後のスロットを通って該ウェブを引っ張るた
め、及び該ウェブを保持するための引張り及び収集手
段、（７）該酸化室に加熱した酸化性ガスを供給するた
め及び該ガスを循環しかつ該室から取り出すための手
段、及び（８）該ウェブのいずれかの部分での過度の温
度による繊維の溶融又はその他の劣化を防止しながら、
該ウェブ中の繊維の所望の酸化の程度を達成しつつ、該
冷却シリンダーを通る冷却媒体の流量を制御し、該酸化
室への及び該酸化室を通る酸化ガスの循環及び温度を制
御し、かつ該室を通る該ウェブを引張る速度を最大にす
るための制御手段を含む装置。 - 【請求項９】 酸化室を通る連続ウェブの交互の層の通
過を容易にするように該冷却シリンダーがそれらの縦軸
の回りに回転する請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】 該冷却シリンダーの直径及びスロット
の間隔が、約２〜２０センチメートルのウェブの交互の
層間の距離を可能にするものである請求項８記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6931393A | 1993-05-28 | 1993-05-28 | |
| US069,313 | 1993-05-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0748721A true JPH0748721A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=22088135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13950494A Pending JPH0748721A (ja) | 1993-05-28 | 1994-05-30 | 有機繊維の高速酸化のための方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0626548A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0748721A (ja) |
| CA (1) | CA2124400A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08311722A (ja) * | 1995-05-16 | 1996-11-26 | Sgl Technik Gmbh | ポリアクリロニトリル繊維からなる多次元のシート構造の製造方法及び装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2741363B1 (fr) * | 1995-11-17 | 1998-02-20 | Carbone Ind | Procede et four d'activation d'une nappe textile tissee ou non tissee a base de fils continus ou de fils de fibres carbonees |
| DE69706028T2 (de) * | 1996-12-16 | 2001-11-29 | Toray Industries, Inc. | Wärmebehandlungsofen für Fasern |
| US6007465A (en) * | 1996-12-16 | 1999-12-28 | Toray Industries, Inc. | Yarn guide roller |
| DE102013015841B4 (de) * | 2013-09-24 | 2020-03-26 | Eisenmann Se | Oxidationsofen |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3961888A (en) * | 1968-09-18 | 1976-06-08 | Celanese Corporation | Acrylic fiber conversion utilizing a stabilization treatment conducted initially in an essentially inert atmosphere |
| DE2026019A1 (de) * | 1969-06-04 | 1971-02-25 | Great Lakes Carbon Corp , New York, NY (VStA) | Kohlenstoffasern und Verfahren zu lh rer Herstellung |
| JPS5982413A (ja) * | 1982-10-28 | 1984-05-12 | Toray Ind Inc | 竪型耐炎化処理装置 |
-
1994
- 1994-05-24 EP EP94201464A patent/EP0626548A1/en not_active Ceased
- 1994-05-26 CA CA 2124400 patent/CA2124400A1/en not_active Abandoned
- 1994-05-30 JP JP13950494A patent/JPH0748721A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08311722A (ja) * | 1995-05-16 | 1996-11-26 | Sgl Technik Gmbh | ポリアクリロニトリル繊維からなる多次元のシート構造の製造方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0626548A1 (en) | 1994-11-30 |
| CA2124400A1 (en) | 1994-11-29 |
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