JP2004332155A - 熱処理装置 - Google Patents

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Masanao Yamaguchi
正直 山口
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Abstract

【課題】熱処理装置内をパスを形成して走行する前駆体繊維ストランドや耐炎化繊維ストランドを熱処理する際、発生ガス流の下降やケバ、タール等の固液混合異物のパスへの落下などを防止し、並びに、ストランドの汚染、切断、劣化を防止して安定した熱処理を行うことができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】熱処理装置2の主体3内を水平に且つ熱処理装置主体3の側壁に平行にパス4を形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理装置2において、熱処理装置主体3の頂部6に排気ポート10を設け、排気ポート10の下方かつパス4の上方に、排気ポート下方を覆う整流板16を、ストランド入り口側の内壁12及びストランド出口側の内壁14から離して設けてなる熱処理装置。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐炎化繊維や炭素繊維の製造に際し、前駆体繊維や、耐炎化繊維を熱処理する熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
前駆体繊維としてのポリアクリロニトリル(PAN)系繊維を焼成して炭素繊維を製造する方法においては、通常まずPAN系繊維を装置内温度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。この耐炎化処理において、PAN系繊維は通常束ねて僅かに撚られた糸(ストランド)として熱処理装置(耐炎化処理装置)に投入される。
【0003】
次いで、400℃以上の熱処理装置(炭素化炉)で、必要に応じ、400〜800℃で熱処理(第一炭素化処理)した後、1000℃以上の熱処理装置(第二炭素化炉)で熱処理することにより炭素化を行う。
【0004】
上記熱処理装置においては、大量のガス(発生ガス)が発生し、走行ストランドの10〜40質量%がガス化される。このガスは排気ポートを通過して炭素化炉外へ排出される(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
図2は従来の熱処理装置(炭素化炉)の一例を示す概略図であり、(A)は、熱処理装置運転中に発生するガスの動き(発生ガス流の状態)を示し、(B)は、パウダー、ケバ及びタールなどの異物が排気ポート立上がり部及びその近傍へ付着する状態や整流板へ脱落する状態等を示している。
【0006】
図2に示すように従来の熱処理装置32において、装置主体33内を水平にパス34を形成して走行するストランドを熱処理する際、発生ガス36は熱処理装置主体33の頂部38に沿って広がる。この発生ガス36は通常、熱処理装置主体33の頂部38に設けられた排気ポート40の立上がり部42から水平部44を通って系外へ排出される。
【0007】
熱処理装置主体33の頂部38に沿って広がった発生ガス36は、低温の熱処理装置主体33の頂部38に触れ、高密度となって下降し、ストランドに触れ、ストランドを汚染、劣化ひいては切断する。
【0008】
また、ストランドがシリコーンオイル等でオイル処理されている場合、発生ガスとの反応によりシリカパウダーやケバが発生する。このケバの多くは、発生ガス36と共に排気ポート40から排出される。しかし、一部のパウダーやケバは排気ポート立上がり部42及びその近傍に付着する。
【0009】
更に、発生ガス36は、熱処理装置主体33内部よりも低温の排気ポート40を通過する際、凝縮しタール等の液状異物になり、上記パウダーやケバと共に固液混合異物46になって排気ポート立上がり部42内壁47及びその近傍に付着する。
【0010】
排気ポート立上がり部42には通常、掃除用プレート48が設けられていて、熱処理装置休転時に、付着した固液混合異物46を除去できるようにしてある。
【0011】
しかし、付着した固液混合異物46は、熱処理装置運転中に熱処理装置32内へ脱落し、上記ストランドを汚染、若しくは切断することがある。また、固液混合異物46の除去ために頻繁に熱処理装置を休転させることは操業効率を低下させることになる。
【0012】
【特許文献1】
特開昭62−85029号公報(第2〜4頁)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記問題について鋭意検討しているうち、熱処理装置内を走行する前駆体繊維や耐炎化繊維を熱処理して耐炎化繊維や炭素繊維を製造する熱処理装置において、熱処理装置主体の頂部に排気ポートを設け、当該排気ポート下方に整流板を設置することにより、発生ガス流の下降や異物脱落による前駆体繊維や耐炎化繊維の汚染、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。
【0014】
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、熱処理装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
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。
【0016】
〔1〕 熱処理装置主体と前記熱処理装置主体の頂部に設けた排気ポートとを有する熱処理装置であって、前記熱処理装置主体内を水平に且つ熱処理装置主体の側壁に平行にパスを形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理装置において、排気ポートの下方かつパスの上方に、排気ポート下方を覆う整流板を、ストランド入り口側の内壁及びストランド出口側の内壁から離して設けてなる熱処理装置。
【0017】
〔2〕 排気ポートの立上がり部内に立上がり部内壁を摺動自在に上下動する手段を有する掃除用プレートを設けてなる〔1〕に記載の熱処理装置。
【0018】
〔3〕 熱処理装置主体の側壁の一部に、開閉可能に蓋が取付けられた開口部を設けてなる〔1〕に記載の熱処理装置。
【0019】
〔4〕 パス幅よりも幅広の整流板を、パスの幅全体を覆って形成してなり、整流板が中央部を頂上として熱処理装置主体の側壁に向かって下り勾配のついた山型に形成してなる〔1〕に記載の熱処理装置。
【0020】
〔5〕 整流板と熱処理装置主体の側壁との間の一部若しくは全部に、隙間があることを特徴とする〔1〕に記載の熱処理装置。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図1を参照して本発明を詳細に説明する。
【0022】
図1は本発明の熱処理装置の一例を示す概略図であり、(A)は、熱処理装置運転中に発生するガスの動き(発生ガス流の状態)を示し、(B)は、パウダー、ケバ及びタールなどの異物が排気ポート立上がり部及びその近傍へ付着する状態や整流板へ脱落する状態等を示している。
【0023】
図1において、2は熱処理装置(炭素化炉)である。耐炎化処理装置(不図示)において耐炎化処理を施された前駆体繊維ストランド(耐炎化繊維ストランド)は、400℃以上に昇温された炭素化炉2内を水平に且つ炉2の側壁4に平行にパス6を形成して走行し、熱処理(炭素化処理)されて炭素繊維にされる。
【0024】
この熱処理装置2は、必要に応じ、パス4の入り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熱処理(第一炭素化処理)し、更に後段の第二炭素化炉で熱処理(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、熱処理装置2は、前段の第一炭素化炉として用いることが好ましい。
【0025】
上記熱処理装置2の装置主体3の頂部6には、ストランドの熱処理によって発生したガス(発生ガス)8を熱処理装置主体3内から外部に排出するための排気ポート10が設けられている。
【0026】
この排気ポート10の下方かつパス4の上方には、排気ポートのパス走行方向長さよりも長いパス走行方向長さの整流板であってストランド入り口側の内壁12及びストランド出口側の内壁14から離されて設けられた整流板16が、排気ポートのパス走行方向長さ全体を覆って設けられている。
【0027】
以上の構成により、熱処理装置主体3内の発生ガス8は、下降気流を起こすことなく、排気ポート10に向かい、この排気ポート10の立上がり部18から水平部20を通って系外へ排出される。
【0028】
そのため、発生ガス8は、ストランドに触れることが少なくなり、ストランドの汚染、切断、劣化を防止できる。
【0029】
更に、整流板16は、排気ポート10の立上がり部18内壁19及びその近傍に付着したパウダー、ケバ、タール等の固液混合異物22の落下を受け止め、パス4を形成して走行しているストランドに付着するのを防止する。整流板16は発生ガス8からばかりでなく、パウダー、ケバ、タール等の固液混合異物22からも、ストランドの汚染、切断を防止できる。
【0030】
これらの防止効果を更に高めるには、パス4の幅よりも幅広の整流板16を、パスの幅全体を覆って熱処理装置を形成することが好ましい。また、整流板16における、パス4の幅方向の中央部を頂上として熱処理装置主体3の側壁に向かって下り勾配をつけた山型の形状にし、整流板16上に落下したパウダー、ケバ、タール等の固液混合異物22を流れやすくして異物の滞留や付着を防止することも好ましい。
【0031】
排気ポート立上がり部18内部には、掃除用プレート24が設けられている。この掃除用プレート24は、柄24aと柄24aの先の平板24bを有する。この平板24bは、排気ポート立上がり部18の断面と同一形状の平板であって、排気ポート立上がり部18内壁19を摺動する平板である。
【0032】
この構造の掃除用プレート24は、柄24aの軸方向に1〜5回往復させるだけで付着した固液混合異物22を容易に除去することができる。
【0033】
また、上述したように整流板16は、付着した固液混合異物22がストランドに落下するのを防止している。そのため、熱処理装置運転中であっても付着した固液混合異物22を除去することができ、熱処理装置の操業効率を低下させることがない。
【0034】
なお、整流板16に落下した固液混合異物22を除去するには、熱処理装置主体3の側壁の一部に特に整流板16の近くに、開閉可能に蓋が取付けられた開口部を設けることにより、その開口部から掃除用手段を用いて上記固液混合異物22を容易に除去することができる。
【0035】
上記説明においては炭素化用の熱処理装置として説明したが、耐炎化用の熱処理装置にも用いることができる。
【0036】
【実施例】
以下、本発明の熱処理装置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。
【0037】
(実施例1)
図1に示す熱処理装置において、パス4にオイル処理を施したアクリル繊維ストランドを用い、炭素化熱処理を行ったところ、熱処理装置2内では発生ガス8は、下降気流を起こすことなく、排気ポート10に向かい、この排気ポート10の立上がり部18から水平部20を通って系外へ排出された。
【0038】
また、排気ポート10の立上がり部18及びその近傍に付着したパウダー、ケバ、タール等の固液混合異物18がパス4へ落下するなどのトラブルは起こらず、並びに、ストランドの汚染、切断、劣化も起こらず安定した熱処理を行うことができた。
【0039】
更に、熱処理装置2を休転させずに付着した固液混合異物22を除去することができ、熱処理装置2の連続運転期間は二ヶ月間と、高い操業効率で熱処理を行うことができた。
【0040】
(比較例1)
図2に示す熱処理装置において、パス34にオイル処理を施したアクリル繊維ストランドを用い、炭素化熱処理を行ったところ、運転開始直後から熱処理装置32内では発生ガス36は、排気ポート40に到達直前で下降気流を起こし、パス34に触れることが多くなった。
【0041】
また、排気ポート40の立上がり部42及びその近傍に付着したパウダー、ケバ、タール等の固液混合異物46のパス34への落下などのトラブルが起こり、並びに、それらのトラブルによるストランドの汚染、切断、劣化も起こり、安定した熱処理を行うことはできなかった。
【0042】
更に、付着した固液混合異物46を除去する際は、除去したパウダー、ケバがストランド上に落下し、この部分は製品として採取することが出来なくて、大きなロスがでた。
【0043】
【発明の効果】
本発明の熱処理装置を用いて、熱処理装置内をパスを形成して走行する前駆体繊維ストランドや耐炎化繊維ストランドを特にオイル処理を施したストランドを熱処理する場合、本発明の熱処理装置は、熱処理装置主体の頂部に排気ポートを設け、当該排気ポート下方に整流板を設置しているので、発生ガス流の下降や異物のパスへの落下などを防止し、ストランドの汚染、切断、劣化を防止して安定した熱処理を行うことができる。
【0044】
排気ポート立上がり部の内部に掃除用プレートを設ける場合、熱処理装置運転中であっても付着した固液混合異物を除去することができ、熱処理装置の操業効率を低下させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の熱処理装置の一例を示す概略図であり、(A)は、発生ガス流の状態を示し、(B)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。
【図2】従来の熱処理装置の一例を示す概略図であり、(A)は、発生ガス流の状態を示し、(B)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。
【符号の説明】
2 熱処理装置
3 熱処理装置主体
4 パス
6 熱処理装置主体の頂部
8 発生ガス
10 排気ポート
12 ストランド入り口側の内壁
14 ストランド出口側の内壁
16 整流板
18 排気ポートの立上がり部
19 排気ポートの内壁
20 排気ポートの水平部
22 固液混合異物
24 掃除用プレート
24a 掃除用プレートの柄
24b 掃除用プレートの平板
32 熱処理装置
33 熱処理装置主体
34 パス
36 発生ガス
38 熱処理装置主体の頂部
40 排気ポート
42 排気ポートの立上がり部
44 排気ポートの水平部
46 固液混合異物
47 排気ポートの内壁
48 掃除用プレート

Claims (5)

  1. 熱処理装置主体と前記熱処理装置主体の頂部に設けた排気ポートとを有する熱処理装置であって、前記熱処理装置主体内を水平に且つ熱処理装置主体の側壁に平行にパスを形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理装置において、排気ポートの下方かつパスの上方に、排気ポート下方を覆う整流板を、ストランド入り口側の内壁及びストランド出口側の内壁から離して設けてなる熱処理装置。
  2. 排気ポートの立上がり部内に立上がり部内壁を摺動自在に上下動する手段を有する掃除用プレートを設けてなる請求項1に記載の熱処理装置。
  3. 熱処理装置主体の側壁の一部に、開閉可能に蓋が取付けられた開口部を設けてなる請求項1に記載の熱処理装置。
  4. パス幅よりも幅広の整流板を、パスの幅全体を覆って形成してなり、整流板が中央部を頂上として熱処理装置主体の側壁に向かって下り勾配のついた山型に形成してなる請求項1に記載の熱処理装置。
  5. 整流板と熱処理装置主体の側壁との間の一部若しくは全部に、隙間があることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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