JPH0422820Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は原料ピツチを熱分解・重縮合させるた
めに用いられる炭素繊維の製造装置に関する。

〔従来の技術〕

ピツチ系の炭素繊維は、例えば原料ピツチを熱
分解・重合してメソフエーズ（炭素層が積層して
液晶状態になつた集合体）を生成させ、これを熟
成・分離して紡糸用ピツチを得た後、不融化し、
更に炭素化、黒鉛化を行なうことにより製造され
ている。

上記の熱分解・重縮合過程では、生成したコー
ク等が反応器の壁面等に析出すること（コーキン
グ）が問題となる。すなわち、コーキングが生起
すると、反応器内の容積が減少して所定の反応時
間が保持できなくなつたり、反応器内の撹拌・混
合を阻害して更にコーキングを助長し最終的には
反応生成物の抜出しを困難にしたり、送液のため
のポンプ動力の増大、伝熱の阻害による燃料消費
量の増大等の種々の弊害が生じる。このため、コ
ーキングの防止は重要な課題となつている。

このようなコーキングを防止する反応器とし
て、従来、主にポリマーの製造に使用されてきた
反応器であるが、例えば特願昭47−59211号（特
開昭49−17556号）に記載されているものを応用
することが考えられる。ポリマーの製造の場合で
も、反応器の壁面等に反応生成物が析出すること
から生じる問題はコーキングの場合と共通してい
る。

この反応器は、同一方向に同一速度で回転する
複数の水平方向に延びる回転軸を互いに平行に配
置し、各回転軸にそれぞれ複数の円板状のロータ
を軸方向に隣接するロータ同士の偏心方向を互い
にずらした状態で回転軸の軸心から一定距離だけ
偏心させ円板面の一部を接触させて軸着し、かつ
隣り合う回転軸に軸着された隣接するロータ同士
の偏心方向を一致させて周面が互いに接触するよ
うにし、これらを前記ロータ群の軌跡面とほぼ同
一の断面を有する反応容器に収納した構造を有し
ている。このような反応器を用いれば、ロータの
回転により、反応器の壁面だけでなく、ロータ同
士の露出面もこすられるため、壁面等での反応生
成物の析出を防止することができる。こうした作
用を有するため、この反応器はセルフクリーニン
グリアクタ（以下、SCRと記す）と称されてい
る。したがつて、このSCRを原料ピツチの熱分
解・重縮合に用いれば、コーキングの発生を有効
に防止できると考えられる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところで、従来、SCRが対象としていたポリ
マーの製造では反応液が高粘度で滞留時間が短か
つたが、本考案の利用分野である原料ピツチの熱
分解・重縮合過程ではピツチ溶液が低粘度であ
り、しかも数十分から数時間の比較的長い滞留時
間を要するため、新たな問題が生じる。すなわ
ち、炭素繊維の特性を向上させるためには、熱分
解・重縮合過程でできるだけ反応率（重合度）の
均一なメソフエーズを生成させることが望まし
い。ところが、反応液の粘度が低いため、長時間
撹拌・混合を行なうと、反応器内の反応液が完全
混合してしまい、反応液中の反応生成物は反応率
（重合度）の分布が非常に広い。この結果、良好
な特性の炭素繊維を得ることが困難となる。

こうした問題を解消するために、回転軸の軸方
向に所望間隔を隔てて、反応液をオーバーフロー
させる間仕切り板を設けることが考えられる。こ
のような間仕切り板を設ければ、反応容器が複数
の反応室に分割され、間仕切り板をオーバーフロ
ーして移動する反応液が徐々に反応するので、各
反応室内での反応生成物の反応率（重合度）の均
一化が期待できる。

ただし、上記のような間仕切り板を設けただけ
では、この間仕切り板の上方にデツドスペースが
でき、このデツドスペースに面する間仕切り板の
上面、ロータの円板面、及び反応容器の壁面がク
リーニングされないという問題が生じる。

本考案は上記問題点を解決するためになされた
ものであり、できるだけ反応率の均一な反応生成
物を得ることができ、かつ反応容器内のどの部分
でもコーキングを防止することができる炭素繊維
製造装置を提供することを目的とするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の炭素繊維製造装置は、同一方向に同一
速度で回転する複数の水平方向に延びる回転軸を
互いに平行に配置し、各回転軸にそれぞれ複数の
円板状のロータを軸方向に隣接するロータ同士の
偏心方向を互いにずらした状態で回転軸の軸心か
ら一定距離だけ偏心させ円板面の一部を接触させ
て軸着し、かつ隣り合う回転軸に軸着された隣接
するロータ同士の偏心方向を一致させて周面が互
いに接触するようにし、これらを前記ロータ群の
軌跡面とほぼ同一の断面を有する反応容器に収納
した構造を有し、該反応容器内に供給された原料
ピツチを攪拌しながら熱分解・重縮合する炭素繊
維製造装置において、前記回転軸を上下に３軸以
上配置し、回転軸の軸方向に所望間隔を隔てて、
反応液をオーバーフローさせる間仕切り板を設け
るとともに、該間仕切り板の上方に配置されてい
る２軸以上の回転軸にそれぞれ前記ロータと同一
の断面形状を有するロータを軸着したことを特徴
とするものである。

〔作用〕

このような炭素繊維製造装置によれば、反応容
器内が間仕切り板により複数の反応室に分割さ
れ、反応液は間仕切り板をオーバーフローして順
次次の反応室へ移動し徐々に反応するので、分割
された各反応室内には、従来のように反応容器全
体で反応液が完全混合される場合と比較して反応
率（重合度）が均一な反応生成物が存在する。し
たがつて、この反応器で生成するメソフエーズを
熟成・分離し、不融化し、更に炭素化・黒鉛化す
ることにより製造される炭素繊維の特性が向上す
る。また、間仕切り板の上方の２軸以上にもロー
タが軸着されているので、デツドスペースがな
く、反応容器内のどの部分でもクリーニングが行
なわれてコーキングを十分に防止することができ
る。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図及び第２図を参
照して説明する。なお、第１図は本考案に係る炭
素繊維製造装置を一部断面で示す側面図、第２図
は第１図の−′線に沿う断面図である。

第１図及び第２図において、反応容器１の一端
側上部には反応液入口２が、他端側下部には反応
液出口３がそれぞれ設けられている。なお、反応
容器１の外周は図示しないジヤケツトで包囲さ
れ、このジャケツト内に熱媒体（例えば蒸気）を
通すことにより反応容器１内が加熱される。この
反応容器１の両側面には、水平方向に延びる３本
の回転軸４，５，６が上下に平行に配置されて貫
通し、軸受により軸支されている。これら回転軸
４，５，６は同一方向に同一速度で回転する。各
回転軸４，５，６にはそれぞれ複数のロータ７，
……，８，……，９，……，軸着されている。ま
た、軸方向に所望間隔を隔てて、ロータ９，…
…，の間に、間仕切り板１０，……，が反応容器
１の壁面に固定されて設けられており、回転軸６
はこれら間仕切り板１０，……，を回転可能に貫
通している。また、間仕切り板１０の上方に配置
されている回転軸４，５にはそれぞれロータ７′，
８′が軸着されている。前記ロータ７，８，９は
各回転軸４，５，６にそれぞれ軸方向に隣接する
ロータ同士の偏心方向をずらした状態で回転軸
４，５，６の軸心から一定距離だけ偏心させ円板
面の一部を接触させて軸着され、かつ隣り合う回
転軸に軸着されたロータ同士は偏心方向を一致さ
せて周面が互いに接触するようにしている。な
お、軸方向に隣接するロータ同士の偏心方向は、
反応液入口２側では60°づつ、それ以降では180°
づつずれている。また、前記ロータ７′，８′は前
記ロータ７，８と同一の断面形状を有し、これら
と同様に軸着されている。そして、反応容器１の
断面形状はこれらロータ７，７′，８，８′，９の
回転により形成される軌跡面とほぼ同一の形状を
有している。したがつて、ロータ７，７′，８，
８′，９の回転により反応容器１の壁面はロータ
７，７′，８，８′，９によりこすられ、ロータ同
士もこすりあう。また、前記間仕切り板１０は円
板の一部を切り欠いて反応容器１下部を塞ぐよう
な形状を有する。したがつて、反応容器１内は間
仕切り板１０により複数の反応室に分割され、反
応室１内に供給された反応液は間仕切り板１０の
上部をオーバーフローして移動する。また、間仕
切り板１０の円板面は隣接するロータ９と互いに
こすりあい、上面はロータ８′にこすられる。

このような炭素繊維製造装置によれば、反応容
器１内が間仕切り板１０により複数の反応室に分
割され、反応液は間仕切り板１０をオーバーフロ
ーして順次次の反応室へ移動し徐々に反応するの
で、分割された各反応室内には、従来のように反
応容器全体で反応液が完全混合される場合と比較
して反応率（重合度）が均一な反応生成物が存在
する。したがつて、この反応器で生成するメソフ
エーズを熟成・分離し、不融化し、更に炭素化・
黒鉛化することにより製造される炭素繊維の特性
が向上する。また、間仕切り板１０の上方の回転
軸４，５にもロータ７′，８′が軸着されているの
で、デツドスペースがなく、反応容器１内のどの
部分でもクリーニングが行なわれてコーキングを
十分に防止することができる。

なお、以上の説明では回転軸を上下に３軸平行
に配置したSCRについて述べたが、回転軸は上
下に３軸以上設ければよく、例えば第３図に示す
ように反応容器内に回転軸を上下に４軸平行に配
置したSCRにも本考案を適用することができる。
第３図において、反応容器２１内には４本の回転
軸２２，２３，２４，２５が上下に平行に配置さ
れ、これら回転軸２２，２３，２４，２５にはそ
れぞれロータ２６，２７，２８，２９が軸着され
ている。また、反応容器２１の下部を塞ぐように
間仕切り板３０が設けられ、この間仕切り板３０
の上方の回転軸２２，２３にはそれぞれロータ２
７′，２８′が軸着されている。このような反応器
でも上記実施例と同様な効果を得ることができる
うえ、回転軸を増加させたことにより反応液のホ
ールドアツプ量を増加することができるという効
果も得られる。

〔考案の効果〕

以上詳述した如く本考案の炭素繊維製造装置に
よれば、原料ピツチの熱分解・重縮合過程で反応
率の比較的均一なメソフエーズのピツチを得るこ
とができ、ひいては最終製品である炭素繊維の特
性を向上でき、かつ反応器のどの部分でもコーキ
ングを防止できる等顕著な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例における炭素繊維製造
装置を一部断面で示す側面図、第２図は同炭素繊
維製造装置に用いられる間仕切り板の形状を示す
第１図の−′線に沿う断面図、第３図は本考
案の他の実施例における炭素繊維製造装置に用い
られる間仕切り板の形状を示す断面図である。 １，２１……反応容器、２……反応液入口、３
……反応液出口、４，５，６，２２，２３，２
４，２５……回転軸、７，７′，８，８′，９，２
６，２６′，２７，２７′，２８……ロータ、１
０，３０……間仕切り板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 同一方向に同一速度で回転する複数の水平方向
   に延びる回転軸を互いに平行に配置し、各回転軸
   にそれぞれ複数の円板状のロータを軸方向に隣接
   するロータ同士の偏心方向を互いにずらした状態
   で回転軸の軸心から一定距離だけ偏心させ円板面
   の一部を接触させて軸着し、かつ隣り合う回転軸
   に軸着された隣接するロータ同士の偏心方向を一
   致させて周面が互いに接触するようにし、これら
   を前記ロータ群の軌跡面とほぼ同一の断面を有す
   る反応容器に収納した構造を有し、該反応容器内
   に供給された原料ピツチを攪拌しながら熱分解・
   重縮合する炭素繊維製造装置において、前記回転
   軸を上下に３軸以上配置し、回転軸の軸方向に所
   望間隔を隔てて、反応液をオーバーフローさせる
   間仕切り板を設けるとともに、該間仕切り板の上
   方に配置されている２軸以上の回転軸にそれぞれ
   前記ロータと同一の断面形状を有するロータを軸
   着したことを特徴とする炭素繊維製造装置。