JPH02169727A

JPH02169727A - ピッチ繊維の不融化炉

Info

Publication number: JPH02169727A
Application number: JP32161188A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Morita; 宏明森田; Kenichi Nagaoka; 長岡　憲一; Kenji Okuda; 健二奥田; Keihachiro Tanaka; 田仲　啓八郎
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp; Nippon Sheet Glass Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1988-12-19
Filing date: 1988-12-19
Publication date: 1990-06-29
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: JPH0737690B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、嵩高マット状のピッチ繊維の不融化炉に関す
る。

従来技術とその問題点ナフサピッチまたはコールタールピッチを溶融紡糸する
ことにより得られる嵩高なマット状ピッチ繊維（以下特
に必要でないかぎり、単に繊維マットという）の連続的
不融化方法としては、搬送コンベア上に置かれた繊維マ
ットの厚さ方向に酸化性のガスを強制的に通過させる方
法が提案されている（特開昭６０−１６７９２８号公報
）。しかしながら、この方法では、繊維マットが嵩高で
ある（厚さ３０〜３００　ｍｍ程度）場合には、繊維マ
ットの上下方向の温度差が大きくなり、均一な不融化が
行なわれない。上下方向の温度差を小さくするために、
加熱ガスの循環量を増大させていくと、上方から下方に
吹き付けられるガスによって繊維マットが搬送コンベア
上に押し付けられてマットの嵩密度が増大するため、繊
維相互が融着したり、発熱による反応の暴走が誘発され
易くなったりする。この様な場合には、繊維が損傷をう
け、炭化した繊維の物性値が低下するという問題点もあ
る。

特開昭６２−３３８２３号公報は、繊維マットをバーに
懸架した状態で不融化する方法を提案している。しかし
ながら、嵩高の繊維マットの場合には、ピッチ繊維相互
の絡みが比較的不十分であるため、バーに懸架した繊維
マットがのびたり、切れたりする。また、繊維マット内
部に強制対流を起こさせる程の風量を確保することも、
実際上困難であるという問題点もある。

問題点を解決するための手段本発明者は、上記の如き技術の現況に鑑みて鋭意研究を
重ねた結果、通気性ベルトからなる搬送コンベア上に載
置された繊維マットを下方から」二方に吹上げつつ酸化
性雰囲気中を移動させ、該通気性ベルトからなる搬送コ
ンベアの上方に繊維マットを三次元的に保持する機構を
設けることにより繊維マット内に強制的に均一な酸化性
加熱気体流を生じさせる場合には、従来技術の問題点が
大巾に軽減されることを見出した。

すなわち、本発明は、下記の如き不融化炉を提供するも
のである：０通気性ベルトからなる搬送コンベア」二に嵩高マット
状ピッチ繊維を載置し、酸化性加熱気体によりピッチ繊
維を下方から」二方に吹上げつつ、酸化性雰囲気中を移
動させ、ピッチ繊維の不融化を行う不融化炉であって、
該搬送コンベアの上方にピッチ繊維の三次元的保持機構
を備えたコンベアを設けたことを特徴とする不融化炉。

■ピッチ繊維の不融化のために下方から上方に吹き」二
げる酸化性加熱気体の一部を、ピッチ繊維を通過させる
ことな（迂回して上方に逃がす様にピッチ繊維を通過す
る加熱気体の量を調整するための風足調整機構を設けた
上記０項に記載の不融化炉。

以下図面に示す実施態様を参照しつつ、本発明をさらに
詳細に説明する。

第１図は、本発明による不融化炉の概要を示す縦断面図
である。繊維マットは、通気性ベルトからなる搬送コン
ベア（１）上に載置された状態で矢印（３）の方向に送
られる。不融化炉は、仕切により複数の室（５）、（５
）・・・・・・に区画されている。各室（５）内では、
繊維マット内を下方から上方に流動する酸化性加熱気体
（７）が、繊維マットを貫いてこれを浮上させた状態で
加熱した後、搬送コンベア（１）の側方を矢印（９）の
方向に下降し、再び同様にして循環する。搬送コンベア
（１）の上方には、これと同一方向に移動するとともに
、ピッチ繊維を三次元的に保持する機構を備えたコンベ
ア（１１）が設けられている。

また、（１３）は、排気系統を示す。

本願明細書において、“ピッチ繊維を三次元的に保持す
る″という表現は、下方から上方に循環する酸化性加熱
気体により持ち」二げられた繊維マットの上面を単に平
面的或いは二次元的に押付けて保持するのではなく、繊
維マットの内部からも保持することを意味する。酸化性
加熱気体の温度は、５０〜３５０°Ｃ程度とすることが
好ましい。

以下に、繊維マットを三次元的に保持する機構について
詳細に説明する。

第２図は、ピッチ繊維を三次元的に保持する機構を備え
たコンベア（１１）の−例を示す。コンベア（１１）の
全面には、小さな突起を複数個備えた針状固定具（１７
）か設けられている。この針状固定具（１７）は、繊維
マット（１つ）内を貫いて下方から上方に流動する加熱
気体（７）により持ち上げられた繊組：マットの内部に
入り込み、流動酸化性加熱気体による力に抗して、繊維
マットを保持するので、繊維マットは、均一な高密度に
保持される。かくして、従来技術とは異なって、繊維マ
ツ）（１９）は、全体的に均一な条件で強制的に加熱さ
れるので、繊維相互の融着、不融化反応熱の内部蓄熱に
よる反応の暴走などの障害は、生じない。なお、コンベ
ア（１１）の形態は、特に限定されず、例えば、図示し
た様に繊維マット（１９）の進行方向に垂直な方向に一
定の間隔で設けられたバー（２１）に針状固定具（１７
）を取り付けたもの、或いはネットコンベアに同様な針
状固定具を取り付けたもの（図示せず）などが、例示さ
れる。また、針状固定具（１７）としても、繊維マット
の内部に入り込み、流動酸化性加熱気体による力に抗し
て、繊維マットを保持し得るものであれば、特に限定さ
れない。

第３図にピッチ繊維の三次元的保持機構を備えたコンベ
アの他の一例を示す。この場合には、コンベアは、一定
位置に固定された複数の回転ローラー（２３）、（２３
）・・・・・・からなっており、これらローラーは、そ
の外周面に小さな突起を有している。この場合には、搬
送される繊維マット（１９）と回転ローラーとの接点は
、常に移動しているので、繊維マットは、圧密されず、
常に解きほぐされた状態で前方に送られ、局部的な嵩密
度の高まりによる不均一加熱、繊維相互の融着、局部的
過熱による反応の暴走などの障害は、やはり生じない。

繊維マットの三次元的保持機構としても、とくに限定さ
れず、繊維マットを圧密することなく、解きほぐした状
態で保持し得るものであれば、上記の実施例以外のもの
も使用可能である。

第４図は、第１図に示す仕切られた一つの室（５）の横
断面図を示す。（２５）はブロワ−（２７）を備えた酸
化性加熱気体循環経路、（３１）、（３１）・・・・・
・はヒーターを示す。本発明においては、搬送コンベア
（１）の両側方に左右に移動し得る風量調整機構（３３
）、（３３）を設け、加熱気体通過のための開口の幅（
３５）、（３５）を調節することにより、酸化性加熱気
体の循環ｎと繊維マット内の強制通過風量とのバランス
を取り、繊維マット（１９）のコンベア（１１）に対す
る押し付けの抑制および繊維マットの適度の浮上を図る
ことが出来る。この開口幅の調整は、通常繊維マット（
１９）の全幅をＡとし、開口幅（開口の幅（３５）、（
３５）の合計値）をＢとする場合にＢ／Ａｘ１００　（
％）で定義される開口率が、０〜１０％となるように行
なうことが好ましい。

本発明不融化炉により、処理された繊維マットは、引続
き常法に従って炭化処理し、炭素繊維としたり、さらに
黒鉛処理を行なって炭化繊維ととすることができる。

発明の効果本発明によれば、下記の如き顕著な効果が達成される。

（イ）繊維マットの三次元的保持機構を設けたことによ
り、繊維マットの嵩密度が不均一となることはないので
、酸化性加熱気体が繊維マット内に均一に供給され、ま
た反応熱も容易に除去される。

したがって、従来技術において見られた繊維マットの局
部的な過熱、ピ・ジチ繊維相互の融着、不融化反応熱の
内部蓄熱による反応の暴走などの問題点は、生じない。

その結果、安定した連続操業が行なわれ、量産が可能と
なる。

（ロ）繊維マットは、三次元的保持機構により強制的に
搬送されるので、従来技術に比して、切断、蛇行などを
起こし難く、安定した生産が可能となる。

（ハ）搬送コンベアの“両側方に設けた開口の大きさを
調節することにより、酸化性加熱気体の循環量と繊維マ
ット内の強制通過風量とのバランスを取ることが出来る
ので、必要以上の風圧を加える必要がない。

実施例以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明らかにする。

実施例１コールタール系ニアブローンピッチ（軟化点２８０°Ｃ
，０１４０％）を渦流法により吹繊紡糸した後、通気性
のあるメツシュコンベア上に堆積させ、吸引集綿を行な
って、嵩高の連続繊維マットを形成させた。この繊維マ
ットの厚さは、１５０ｍｍ、目付は、１０００ｇ／ｒｙ
ｉ’であった。

得られた繊維マットを第１図に示す形式の熱風循環式の
不融化炉に送り込み、第２図に示す形式の針状固定具を
備えたコンベアで繊維マットを三次元的に保持しつつ、
循環風速０．８ｍ／ｓｅｅ、開口率−０％の条件下に空
気雰囲気中で１５０℃から３２５°Ｃまで６５分かけて
昇温し、その不融化を行なった。

この際繊維マットは、風力により持ち上げられ、搬送コ
ンベア上方の針状固定具に十分突き刺さった状態となっ
ており、この状態で繊維マット−に下問の圧力差を測定
したところ、水柱約５ｍｍであった。

また、不融化進行中の温度２００°Ｃ，２５０°Ｃおよ
び３００°Ｃにおける繊維マツ）・」二面と下面との温
度差は、それぞれ７°Ｃ，９，５°Ｃおよび１２℃と極
めて小さかった。

さらにまた、得られた不融化繊維の酸素含有率は、マッ
トの上部、中部および下部において、それぞれ６．８％
、７．２％および７．０％であった。

この様にして７日間連続して繊維マットの不融化を行な
ったが、発熱による暴走反応、マット切れなどの障害は
全く発生せず、安定した操業が可能であった。

上記で得られた不融化繊維を連続炭化炉において窒素雰
囲気下（残存酸素濃度５０　ｐ　ｐ　ｍ以下）に２３分
かけて９３０°Ｃまで昇温しで、炭素繊維を得た。

得られた炭素繊維の力学的物性値を第１表に示す。

第　　１　　表測定　　直径　　　強度　　伸度　　弾性率箇所　（μ
ｍ）　　（ｋｇｆ／ｌｌ１ｍ２）　（％）　　（ｔｆ／
　ｌｌ１ｍ２）上部　　１３．０　　　８９　　２．２
５　　４．　０中部　　１３．０　　　８３　　２．１
０　　４．　０下部　　１３．０　　　８０　　２．０
０　　４．　０第１表に示す結果から明らかな様に得ら
れた炭素繊維の物性は、マットの位置を問わずほぼ一定
である。このことは、繊維マットの不融化が均一に行わ
れたことを示している。

実施例２循環風量を２．４ｍ／ｓｅｅとし、開口率を８％とする
以外は実施例１と同様にして、繊維マットの連続不融化
を行なった。

この際繊維マットは、風力により持ち上げられ、搬送コ
ンベア上方の針状固定具に十分突き刺さった状態となっ
ており、この状態で繊維マット上下間の圧力差を測定し
たところ、水柱約５ｍｍであった。

また、不融化進行中の温度２００°Ｃ１２５０℃および
３００°Ｃにおける繊維マット上面と下面との温度差は
、それぞれ２°Ｃ，３，５°Ｃおよび５°Ｃと実施例１
に比してより一層小さかった。

さらにまた、得られた不融化繊維の酸素含有率は、マッ
トの上部、中部および下部において、それぞれ６．９％
、７．１％および７．０％であった。

この様にして７日間連続して繊維マットの不融化を行な
ったが、やはり発熱による暴走反応、マット切れなどの
障害は全く発生せず、安定した操業が可能であった。

比較例１実施例１で使用したと同様の繊維マットを、針状固定具
を備えたコンベアを使用することなく、実施例１に準じ
て不融化した。但し、循環風曾を０．２ｍ／ｓｅｅとす
るとともに、繊維マットが風力により持ち上がることの
ない様に、繊維マット上下間の圧力差を水柱的０．５ｍ
ｍとした。

不融化設定温度２００℃、２５０℃および３００℃にお
ける繊維マット上面と下面との温度差は、それぞれ１４
℃、２０℃および２７℃と極めて大きかった。

さらに、不融化設定温度を３２５℃として得られた不融
化繊維の酸素含有率は、マットの上部、中部および下部
において、それぞれ６．５％、８．１％および７．４％
とバラツキが大きかった。

これは、不融化時に発生する反応熱が十分に除去されな
いために生じたものである。

この様にして７日間連続して繊維マットの不融化を行な
ったが、当初から発熱による暴走反応が頻発し、マット
切れもしばしば発生した。

上記で得られた不融化繊維（不融化設定温度３２５℃）
を連続炭化炉において実施例１と同様にして炭化処理し
、炭素繊維を得た。

得られた炭素繊維の力学的物性値を第２表に示す。

第２表測定　　直径　　　強度　　伸度　　弾性率箇所　（μ
ｍ）　　（ｋｇｆ／ｍ＋ｎ２）　（％）　　（ｔｆ／　
ｍｍ２）上部　　１３．０　　　５７　　　Ｌ、４５　
　４．　０中部　　１３．０　　　７１　　１．８０　
　４．　０下部　　１３．０　　　７６　　１，９０　
　４．　０第１表に示す結果から明らかな様に得られた
炭素繊維は、実施例１の炭素繊維に比して、強度および
伸度のバラツキが大きく、その値も低くなっている。こ
れらの結果も、繊維マットの不融化が均一に行われなか
ったことを示している。

実施例３実施例１で使用したと同様の繊維マットを循環風ｆｉ１
．　２ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ、開口率２％の条件下に二酸化
窒素１％を含む空気雰囲気中で１５０℃から３２５℃ま
で３５分かけて昇温し、その不融化を行なった。

この際繊維マットは、風力により持ち上げられ、搬送コ
ンベア上方の針状固定具に十分突き刺さった状態となっ
ており、この状態で繊維マット上下間の圧力差を測定し
たところ、水柱約５市であった。

また、不融化進行中の温度２００°Ｃ，２５０℃および
３００℃における繊維マット上面と下面との温度差は、
それぞれ５℃、７℃および１０．５℃であった。

さらにまた、得られた不融化繊維の酸素含有率は、マッ
トの上部、中部および下部において、それぞれ７．３％
、７．６％および７．５％であった。本実施例では、酸
化剤として二酸化窒素１％をａむ空気雰囲気中で不融化
を行なったので、時間を短縮したにもかかわらず、酸素
含有量が高くなっている。

この様にして７０間連続して繊維マットの不融化を行な
ったが、やはり発熱による陽走反応、マット切れなどの
障害は全（発生せず、安定した操業が可能であった。

上記で得られた不融化繊維を連続炭化炉において実施例
１と同様にして炭化処理し、炭素繊維を得た。

得られた炭素繊維の力学的物性値を第３表に示す。

第３表測定　　直径　　　強度　　伸度　　弾性率箇所　（μ
ｍ）　　（ｋｇｆ／ｍｍ２）　（％）　　（ｔｆ／　ｍ
ｍ”　）上部　　１３．０　　　８３　　２．３０　　
３．　６中部　　１３．０　　　８６　　　２．４０　
　３．　６下部　　１３．０　　　８５　　２Ｊ５　　
３．　６得られた炭素繊維は、物性が均質であり、実施
例１品に比して、特に伸度に優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の概要を示す縦断面図である。第２図は、本発明で使用するピッチ繊維の三次元的保持
機構を備えたコンベアの一例を示す図面である。第３図は、本発明で使用するピッチ繊維の三次元的保持
機構を備えたコンベアの他の一例を示す図面である。第４図は、本発明装置の概要を示す横断面図である。（１）・・・搬送コンベア（３）・・・繊維マットの移動方向（７）、（９）・・・加熱気体（１１）・・・コンベア（１３）・・・排気系統（１７）・・・針状固定具（１９）・・・繊維マット（２１）・・・バー（２３）・・・ローラー（２５）・・・酸化性加熱気体循環経路（２７）・・・
ブロワ− （３１）・・・ヒーター（３３）・・・風量調整機構（３５）・・・酸化性加熱気体通過のための開口第１図第３図第４図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）通気性ベルトからなる搬送コンベア上に嵩高マッ
ト状ピッチ繊維を載置し、酸化性加熱気体によりピッチ
繊維を下方から上方に吹上げつつ、酸化性雰囲気中を移
動させ、ピッチ繊維の不融化を行う不融化炉であって、
該搬送コンベアの上方にピッチ繊維の三次元的保持機構
を備えたコンベアを設けたことを特徴とする不融化炉。
（２）ピッチ繊維の不融化のために下方から上方に吹き
上げる酸化性加熱気体の一部をピッチ繊維を通過させる
ことなく迂回して上方に逃がす様にピッチ繊維を通過す
る加熱気体の量を調整するための風量調整機構を設けた
第一請求項に記載の不融化炉。