JPH06264312A - ピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内ガス組成の調整法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排出ガス持ち出し熱損失が小さく、エネルギ
ー効率に優れ、供給ガスの炉内での利用効率がよく、ガ
ス供給、排気装置類、流量制御等の設備が少なくてよい
ピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内ガス組成の調整法を提
供する。 【構成】 ピッチ系炭素繊維の不融化炉１の炉長方向の
ある位置を境にして、炉入口側と炉出口側に異なる組成
のガス供給口１４ａ、１４ｂを少なくとも１箇所ずつ設
け、入口側に供給するガスは入口シール室４に設けた排
気口６へ、出口側に供給するガスは出口シール室５に設
けた排気口６へ導くことにより、炉長方向にガス組成を
変えることを特徴とするピッチ系炭素繊維不融化炉の炉
内ガス組成の調整法である。 【効果】 エネルギー効率に優れ、供給ガスの利用効率
もよく、炉内ガス組成の調整も任意にでき、ガス供給、
排気装置類およびガス流量制御設備等も少なくてすみ、
経済的に優れた炉内ガス調整法である。。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピッチ系炭素繊維形成
物質を溶融紡糸して得られる前駆体繊維を熱処理する不
融化炉の新規な炉内ガス組成の調整法に関する。より詳
しくは、独立にガス循環装置を持つ複数室から構成され
る不融化炉で、酸化性ガス（空気、窒素酸化物、塩素ガ
ス、二酸化硫黄等）の導入、排出のしかたで炉内ガス組
成を調整する不融化炉の炉内ガス組成の調整法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ピッチ系炭素繊維形成物質を溶融紡糸し
て得られる前駆体繊維を、不活性雰囲気下で高温（４０
０〜１５００℃）に加熱して炭化処理すると、炭素以外
の原子がほとんど取り除かれて、炭素繊維となる。

【０００３】しかしながら、該前駆体繊維を高温に急激
に加熱すると、繊維は融断してしまう。従って、炭化処
理を行う以前に、不融化炉を用いて該炉内を移動するネ
ットコンベアのような搬送装置上に該前駆体繊維を積載
し、該不融化炉入口から出口にネットコンベアを走行さ
せながら、酸化性雰囲気下に比較的低温（１００〜４０
０℃）で熱処理することで該繊維を不融性にする方法が
用いられている。

【０００４】こうした該不融化炉内で、均一な不融化処
理を行うためには、炉内を搬送される繊維層に対して単
にその表面に酸化性ガスの熱風を作用させるだけでは、
繊維層内部へのガスの拡散、浸透は不十分であり、該繊
維層の表面と内部とでは温度および酸素濃度が異なるた
め均一な不融化処理を行うことができなかった。

【０００５】こうした問題を解決するため、酸化性ガス
を搬送装置の上に置かれた繊維層の厚さ方向に下から上
に強制的に通過させる方法が提案されている（特開昭６
０−１６７９２８号）。

【０００６】また一方では、不融化反応は、該前駆体繊
維の軟化温度に近い程、反応時間の短縮に結び付くこと
が知られており、例えば、不融化炉入口部の炉内温度
（反応温度）は１１５〜１６０℃とし、不融化炉出口部
の炉内温度（反応温度）は約４００℃とするものであ
る。該不融化反応の進行に伴って該繊維の軟化温度は徐
々に高温に移行するため、その軟化温度が３００℃にな
るまでは炉内温度と軟化温度との温度差が一定（炉内温
度を軟化温度より５〜５０℃低くすることが好ましい）
となるように徐々に高温に移行させることが好ましいこ
とが知られている（特開昭５５−９０６２１号）。

【０００７】したがって、不融化炉内で、一定の温度勾
配（１１５〜４００℃）を持たせて、酸化性ガスを反応
が均一となるように繊維層の厚さ方向に下から上に強制
的に通過させようとする場合、炉内に供給される酸化性
ガスにより温度勾配が打ち消される方向にすぐにガス流
が発生し、一定の温度勾配を形成させることが容易にで
きない。

【０００８】こうした問題点を解決する方法として特開
平２−１６９７２７号には、不融化炉の炉長方向（繊維
層の搬送方向）に直列に設けられた複数の室を形成した
不融化炉において、１室ごとに新鮮な酸化性ガスを補給
し、かつ１室ごとに温度制御できるように加熱装置（ヒ
ータ等）を設け、さらに１室ごとに排気口を設けて各室
ごとに系外に排気する方法が開示されている。

【０００９】この方法により、１室ごとに温度および酸
化性ガス流を制御し、管理できることから、好適な温度
勾配を持たせ、さらに酸化性ガスを搬送装置の上に置か
れた繊維層の厚さ方向に下から上に強制的に通過させる
ことができるものである。さらに該公報では、特に言及
されていないが、炉内ガス組成（主に酸素濃度）の調整
を各室ごとに任意に行うことも、当該装置では可能であ
る。

【００１０】しかしながら、上記方法では、複数室を設
けて各室ごとに供給ガスを排気することから以下の欠点
がある。

【００１１】排出ガス持ち出し熱損失が増え、エネル
ギー効率が低くなる。

【００１２】供給ガスの炉内での利用効率が低い。

【００１３】ガス供給、排気装置類、流量制御等の設
備が増えるので、設備費が高くなる。

【００１４】また、現在までに、ピッチ系炭素繊維成形
物質を溶融紡糸して得られる前駆体繊維を熱処理する不
融化炉の炉内ガス組成に関する利用分野において、不融
化炉内の温度勾配（約１００〜３００℃）に応じて不融
化炉内に一定の酸素ガスの濃度勾配を持たせるように炉
内ガスを調整することで、不融化反応を好適に行わせる
ことができることが知られている。より詳しくは、不融
化炉内は温度勾配、例えば、約１００〜３００℃を持っ
て温度設定され、前半の反応速度が遅い低温域では、酸
化力の強いガス組成に保ち、後半の反応速度が速過ぎて
暴走反応を起こし易くなる高温域では、酸化力を抑制し
たガス組成に調整することが有用であることが知られて
いる。

【００１５】さらに、ピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内
ガス組成を調整する際に、下記のような別途解決しなけ
ればならない課題があった。すなわち、不融化炉の炉内
ガス組成中の一部（ＮＯ₂ 、Ｃｌ₂ 、ＳＯ₂ 等）は外気
に漏洩することなくシールする必要があるが、ピッチ系
炭素繊維の前駆体繊維は、紡糸直後の強度が非常に弱
く、糸切れ、毛羽立ち等を起こしやすいため、不融化処
理する際にもできるだけ該繊維層に余分な力が加わらな
状態で不融化炉内ガスをシールする必要があった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、新規なピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内ガス組成の
調整法を提供するものである。

【００１７】本発明の他の目的は、一定の温度勾配を持
たせて、酸化性ガスを反応が均一となるように循環で
き、炉外に炉内ガスを漏洩させることなく排出し回収処
理できる不融化炉において、排出ガス持ち出し熱損失が
小さく、エネルギー効率に優れ、供給ガスの炉内での利
用効率がよく、さらにガス供給、排気装置類、流量制御
等の設備が少なくてよいピッチ系炭素繊維不融化炉の炉
内ガス組成の調整法を提供するものである。

【００１８】さらに本発明の他の目的は、不融化反応を
好適におこなわせることのでるように不融化炉内に一定
の酸素ガスの濃度勾配をもたせることのできるピッチ系
炭素繊維不融化炉の炉内ガス組成の調整法を提供するも
のである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するためにピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内ガス
組成の調整法について鋭意研究した結果、独立にガス循
環装置を持つ複数室から構成される不融化炉で、各室ご
とには排気口を設けず、該不融化炉の入口および出口に
排気口を有するシール室を設けることで、例えば、炉長
方向に２分割する場合、当該分割点を境に各１箇所づつ
にガス供給口を設け、異なる組成のガス（炉内入口側を
組成Ａガス、炉内出口側を組成Ｂガス）を供給すること
により、炉内ガス組成の分布を該分割点を境に形成で
き、該Ａガスは、複数の反応室を経由して入口側シール
室の排気口に導かれるが、この間にガスの成分および顕
熱が処理物に有効に利用され、また該Ｂガスにおいても
同様に複数の反応室を経由して出口側シール室の排気口
に導かれ、この間にガスの成分および顕熱が処理物に有
効に利用されるものである。こうした供給ガスの供給口
の位置関係を調節することにより、例えば、該Ａガスと
Ｂガスの供給口間の距離を１室もしくは複数室離すこと
により、あるいは、該供給ガスの供給口をさらに数多く
設けることにより、炉長方向に炉内ガスの濃度分布を任
意に調整できることを見出だし、この知見に基づいて本
発明を完成するに至ったものである。

【００２０】さらに、本発明者らは、上記本発明におい
て、不融化炉の入口および出口に排気口を有するシール
室を設ける場合、該排気口の位置や排気口よりのガス排
気量等の設定状況によっては、不融化炉の入口側では、
不融化炉内より送出される高温の酸化性ガスにより該前
駆体繊維が急激に加熱され暴走反応を起こしやすく、ま
た、不融化炉の出口側では、不融化炉内より送出される
高温の酸化性ガスおよび該前駆体繊維に同伴された高温
の酸化性ガスに晒され続けることにより不融化処理され
た該前駆体繊維が再酸化されやす易くなる等、該前駆体
繊維の異常昇温により該前駆体繊維が劣化する危険性が
生じる場合も考えられることから、本発明者らは、さら
に当該異常昇温対策に関して検討した結果、上記シール
室に不活性ガス供給口を設け、該不活性ガス供給口より
不活性ガスを該前駆体繊維に吹きつけ、該前駆体繊維同
伴酸化性ガスをパージすることにより該異常昇温を極め
て効果的に防止できることも見出だしたものである。

【００２１】すなわち、本発明の目的は、ピッチ系炭素
繊維の不融化炉の炉長方向に直列に設けられた複数の室
を有する不融化炉において、該炉長方向の任意の位置を
境にして、炉入口側と炉出口側に異なる組成のガス供給
口を少なくとも１箇所ずつ設け、入口側に供給するガス
は入口シール室に設けた排気口へ、出口側に供給するガ
スは出口シール室に設けた排気口へ導くことにより、炉
長方向にガス組成を変えることを特徴とするピッチ系炭
素繊維不融化炉の炉内ガス組成の調整法（１）により達
成することができる。

【００２２】また本発明の目的は、上記記載の炉内ガス
組成の調整法（１）において、異なる組成のガス供給口
間の距離を１室以上離して設け、該距離を変えることに
より、炉長方向のガスの濃度分布を任意に変えることを
特徴とするピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内ガス組成の
調整法により達成することができる。

【００２３】さらに本発明の目的は、不融化炉の入口お
よび／または出口のシール室に少なくとも１個の不活性
ガス供給口を設け、該不活性ガス供給口より不活性ガス
を繊維層に吹きつけ、該繊維層同伴酸化性ガスをパージ
する上記（１）または（２）に記載のピッチ系炭素繊維
不融化炉の炉内ガス組成の調整法により達成することも
できる。

【００２４】

【作用】次に本発明の実施態様を図面を用いて説明す
る。

【００２５】図１は、本発明に係るピッチ系炭素繊維不
融化炉の炉内ガス組成の調整法を実施するための不融化
炉の一実施態様を示す概略側断面図である。

【００２６】図１より、本発明の不融化炉においては、
ピッチ系炭素繊維の不融化炉１の入口開口部２および出
口開口部３にそれぞれ外気とは完全にシールされた形で
連接された入口側シール室４と出口側シール室５とが設
けられ、両シール室４、５のそれぞれ少なくとも１箇所
に設けられた排気口６に連結管７によって連結される排
気装置８が設けられ、また該入口側シール室４、不融化
炉１および出口側シール室５を順に連通してネットコン
ベア等の搬送装置９が張設されている。

【００２７】さらに不融化炉１の内部には、炉長方向
（繊維層の搬送方向）と垂直に、炉内を移動する繊維層
１０の空間を確保できるように少なくとも１個の仕切壁
１１ａ、１１ｂが設けら、炉内の炉長方向に直列に複数
の室が形成されている。これらの仕切壁のうち、下部仕
切壁１１ｂは、その上端が搬送装置９に接触しない程度
で、搬送装置９の下部にほぼ達するように設けられ、ま
た上部仕切壁１１ａは、固定式でもよいが、繊維層１０
の厚みに応じて上下動自在に設けられることが好まし
く、該繊維層１０に接しない程度に下げて運転すること
が好ましい。

【００２８】また該仕切壁１１により不融化炉１の炉長
方向に直列に形成された室は、各室ごとに独立にファン
等のガス循環装置（図示せず）および独立に温度制御で
きるヒータ等の加熱装置（図示せず）を有している。該
ガス循環装置および加熱装置により各室ごとに通過する
繊維層に対して各室温度と軟化温度との温度差が一定
（各室温度を軟化温度より５〜５０℃低く調整）となる
ように徐々に高温になるように温度勾配を形成し、さら
に該温度調整された酸化性ガスを搬送装置９の上に置か
れた繊維層１０の厚さ方向に下から上に強制的に通過さ
せるようにガス循環装置により送風することにより反応
を均一化できるものである。

【００２９】また好ましくは、入口側シール室４と出口
側シール室５の内部には、該シール室長手方向と垂直
に、ガス流れとほぼ直交し、シール室内を移動する繊維
層１０の空間を確保できるように、該排気口６の前後に
少なくとも１個の抵抗体１２ａ、１２ｂが設けられてい
る。これらの抵抗体のうち、下部抵抗体１２ｂは、その
上端が搬送装置１０に接触しない程度で、搬送装置９の
下部にほぼ達するように設けられ、また上部抵抗体１２
ａは、固定式でもよいが、繊維層１０の厚みに応じて上
下動自在に設けられることが好ましく、該繊維層１０に
接しない程度に下げて運転することが好ましい。

【００３０】さらに該不融化炉１の入口側シール室４と
出口側シール室５には、搬送装置９に対して互いに対向
する室壁面にそれぞれ少なくとの１個の入口側不活性ガ
ス供給口１３ａおよび出口側不活性ガス供給口１３ｂが
設けられている。

【００３１】これらの各不活性ガス供給口１３ａ、１３
ｂは、好ましくは、走行する搬送装置９上に積載された
繊維層１０に対して影響の少ないようにシール室の壁底
面に各不活性ガス供給口１３ａ、１３ｂを設け、該シー
ル室の壁上面、好ましくは各不活性ガス供給口１３ａ、
１３ｂに対向する位置に、それぞれ排気口６を設け、該
繊維層１０に対してガス流を下から上にピストンフロー
的に貫通させるように構成されている。すなわち繊維層
１０に対してガス流が渦を作ったりすると、繊維同士が
絡まったり、繊維層１０が崩れたりするため好ましくな
く、また不融化炉１の入口において上から下へガス流を
ピストンフロー的に貫通させた場合には、繊維層１０が
潰れ嵩密度が増加し、不融化炉内において繊維内部まで
ガスが通り難くなり内部温度が上昇し、暴走反応を生じ
易くなるなど好ましくない。

【００３２】さらに、これらの各不活性ガス供給口１３
ａ、１３ｂは、いずれも不融化炉１に近接した位置に設
けることがより好ましい。すなわち不融化炉１の入口側
では、不融化炉１内より送出される高温の酸化性ガスに
より、該繊維層１０が急激に加熱され暴走反応を起こす
のを防ぐのに効果的であり、また、不融化炉１の出口側
では、不融化炉１内より送出される高温の酸化性ガスお
よび該繊維層１０に同伴された酸化性ガスに晒され続け
ることにより不融化処理された該繊維層１０が再酸化さ
れるのを防ぐのに効果的である。特に不融化炉１の出口
側シール室５に設けられる出口側不活性ガス供給口１３
ｂは、該不活性ガス供給口１３ｂを繊維進行方向に複数
段設けることがより好ましい。これにより該不活性ガス
供給口１３ｂと対向する位置に設けられた排気口６の間
で不活性ガスをピストンフロー的に繊維層１０に次々に
吹きつけて貫通させることにより、素早く、かつ充分に
繊維層同伴酸化性ガスをパージし、排気口６を介して系
外に排出することができ、これにより再酸化されること
もなく酸化性ガスの除去能力を向上させることができ
る。

【００３３】さらに該不融化炉１には、酸化性ガス供給
口１４ａ、１４ｂが設けられている。ここで供給される
酸化性ガス供給口１４ａ、１４ｂは、炉長方向に２分割
する分割点を境に入口側および出口側に２分割した場
合、それぞれ入口側室と出口側の適当な位置の室の室内
壁中（例えば、室内壁底面、室内壁上面または室内壁側
面）に少なくとも１箇所づつ、入口側のガス供給口１４
ａおよび出口側のガス供給口１４ｂとして設けられてい
る。

【００３４】好ましくは、異なるガス組成（主に酸素濃
度）のガスを供給する該供給口１４ａ、１４ｂ間の距離
を１室以上離して設けることが望ましい。該供給口１４
ａ、１４ｂ間の距離が、隣接（隣室）した位置に設けた
場合、異なるガス組成の供給ガスが即混合しやすく、ガ
ス組成の分割効率が低く好ましくない。

【００３５】したがって該供給口１４ａ、１４ｂ間の距
離を１室以上離して、該距離を変えることにより、入口
側のガス供給口１４ａより供給される組成成分Ａからな
るガスを入口シール室４に設けられた排気口６へ、出口
側のガス供給口１４ｂより供給される組成成分Ｂからな
るガスを出口シール室５に設けた排気口６へ導くことに
より、炉長方向に効率よくガス組成を変えることがで
き、炉長方向のガスの濃度分布を任意に変えることがで
き、不融化反応を好適に行う上で好ましいガス組成（酸
素濃度勾配）とすることができるものであり、例えば、
設定炉内温度の低い入口側のガスを強力な酸化力を有す
る組成とし、設定炉内温度の高い出口側のガス組成を酸
化力の低いガス組成とする場合には、入口側を高酸素濃
度とし、出口側を低濃度とする酸素濃度分布を任意に調
整することができるものである。また、不融化促進剤で
あるＮＯ₂ 、Ｃｌ₂ またはＳＯ₂ 等を使用する場合に
は、上記酸素濃度分布を調整したのと同様の方法で調整
できる。

【００３６】このような構成のシール装置１において、
ピッチ系炭素繊維形成物質を溶融紡糸して得られる前駆
体繊維は、搬送装置９に適当な厚さの層を成すように繊
維層１０の状態で積載され、入口側シール室入口４ａか
ら連続的に供給される。

【００３７】この場合、まず入口側シール室４では、該
シール室４内を移動する繊維層１０の空間を通じて外部
および不融化炉１の間に常時開口部が存在することか
ら、入口側シール室４に設けられた排気口６での圧力が
不融化炉内圧力不活性ガス供給圧および大気圧よりも低
くなるように排気装置８により排気量を調節してガス吸
引を行なうことにより、不融化炉１から不融化反応促進
剤を含む酸化性ガスを導く一方で、該入口側シール室４
の入口から大気を吸引することにより、酸化性ガスの流
れ方向と逆向きの流れを大気により形成させると共に、
不活性ガス供給口１３ａより不活性ガスを導入し、対向
する排気口６に向けて不活性ガスによる気体シール層を
形成させる。

【００３８】また、不融化炉１内との圧力差により導か
れてきた酸化性ガスは、気体シール層さらには大気の流
れに逆らって進行することはできず、該入口側シール室
４から大気中に漏洩することはできない。これにより、
不融化反応促進剤（ＮＯ₂ 、Ｃｌ₂ 、ＳＯ₂ 等）を含む
酸化性ガスの外気への漏洩を防止することができ、環境
衛生面での安全性が確保できる。さらに、不活性ガス供
給口１３ａおよび排気口６を不融化炉１に近接した位置
に設けることで、不融化炉１から導かれる酸化性ガスを
直ちに置換吸引して系外に排出できるために高温酸化性
ガスによる該繊維層１０の暴走反応を防ぐことができ
る。

【００３９】また不融化炉１内に供給される繊維層１０
は、該入口側シール室４の入口から排気口６までは大気
を含んでいるが、不活性ガスによる気体シール層部さら
には排気口６を通過した時点で圧力差により不融化炉１
から送出される不融化反応促進剤を含む酸化性ガスに置
換され、不融化炉１内に供給される際には炉内雰囲気に
近似した状態になっており、大気の侵入による炉内雰囲
気および温度外乱を防止することができる。

【００４０】続いて、該繊維層１０は、入口側シール室
４から不融化炉１に搬送される。該炉内に設けられた各
室間は仕切壁１１ａ、１１ｂにより仕切られているが、
炉内を移動する繊維層１０の空間を確保できるように開
孔があり、該開孔部を通じてのみ室間のガス移動が行わ
れるものである。したがって該炉内を搬送される搬送装
置９の上に置かれた繊維層１０に対して、ガス供給口１
４ａより供給されたガスは入口シール室４に設けた排気
口６へ、ガス供給口１４ｂより供給されたガスは出口シ
ール室５に設けた排気口６へ向けて不融化炉１の各室内
を好適な流量速度を保持して移動する間に、各室ごとに
独立設けられたファン等のガス循環装置および独立に設
けられた温度制御できるヒータ等の加熱装置により、各
室温度が軟化温度より５〜５０℃低くなるように十分に
加熱調整され、繊維層１０の厚さ方向に下から上に強制
的に通過させて該繊維層１０と循環接触しながら繰り返
し反応に利用され、最終的に各排気口６から排気装置８
を介して系外に排出されるものである。

【００４１】これにより、供給ガスを極めて効率よく利
用できるため、排出ガス持ち出し熱損失が小さく、エネ
ルギー効率に優れ、さらにガス供給、排気装置類、流量
制御等の設備が少なくてよい。

【００４２】続いて、好適に不融化された繊維層１０
は、不融化炉から出口側シール室５に搬出される。

【００４３】該出口側シール室５内では、該シール室５
に複数段（２段）に設けられた出口側不活性ガス供給口
１３ｂより不活性ガスを導入し、繊維層１０に対してガ
ス流を下から上にピストンフロー的に貫通させ、該不活
性ガス供給口１３ｂに対向する位置の排気口６より、不
融化炉１の内圧、不活性ガス供給圧および大気圧よりも
低くなるように排気装置８により排気量を調節してガス
吸引を行なうことにより、出口側シール室５に該繊維層
１０に同伴する高温の酸化性ガスおよび不融化炉１内と
の圧力差により導出される高温の酸化性ガスを導く一方
で、該出口側シール室出口５ａから大気を吸引すること
により、酸化性ガスの流れ方向と逆向きの流れを大気に
より形成させると共に、不活性ガス供給口１３ｂより不
活性ガスを供給し、対向する排気口６に向けて不活性ガ
スによる気体シール層を形成させる。

【００４４】これにより不融化炉１内から搬出される繊
維層１０は、不融化炉出口開口部３から排気口６までは
不融化反応促進剤を含む高温の酸化性ガスを含んでいる
が、気体シール層さらには排気口６を通過した時点で不
活性ガスに置換され、出口側シール室出口５ａより連続
的に取出される際には、不活性ガス（および１部に大
気）を含有するだけである。したがって、該酸化性ガス
は、排気口６を通過し気体シール層および大気の流れに
逆らって進行することはできず、すべて排気口６より排
気され、該出口側シール室出口５ａから大気中に漏洩で
きず、これにより、不融化反応促進剤（ＮＯ₂ 、Ｃ
ｌ₂ 、ＳＯ₂ 等）を含む酸化性ガスの外気への漏洩を防
止することができ、環境衛生面での安全性が確保でき
る。

【００４５】さらに、不活性ガス供給口１３ｂおよび排
気口６を不融化炉１に近接した位置に設けることで、該
繊維層１０に同伴する高温の酸化性ガスおよび不融化炉
１から導かれる不融化反応促進剤を含む高温の酸化性ガ
スを直ちに置換吸引して完全に追い出し、該酸化性ガス
を排気口６を介して系外に排出できる。これにより該出
口側シール室５内での酸化性ガスによる該繊維層１０の
酸化を防止し、過酸化による歩留損失を防止し、さらに
高温の酸化性ガスに長時間晒されることにより生じる暴
走反応による燃焼の発生を防止することができる。

【００４６】また、シール室内の排気口部の圧力レベル
を下げる程、上述の如くシール性は向上するが、反対に
不融化炉内ガスおよび大気の吸引量が増加し、炉内ガス
コスト、排気装置の大型化を招き不経済であるばかり
か、該吸引ガス中には危険物が含有されているため、そ
のまま大気中に排気することはできず、何らかの排気ガ
ス処理装置を用いて浄化する必要があり、できるだけガ
ス処理量を低減することが好ましい。したがって、該シ
ール室の内部に、シール室長手方向にガス流れと直交
し、シール室内を移動する繊維層１０の空間を確保でき
る抵抗体１２を設けることにより、該抵抗体１２が炉内
ガスおよび大気のシール室中での流れの抵抗として働く
ので、少量の吸引量でも排気口６の圧力を低く保てる。
また該抵抗体１２は、シール室内を移動する繊維層１０
の空間に影響を与えること無く非接触状態のまま繊維層
空間を確保できるように抵抗体の高さが、繊維層上面に
接しない範囲で繊維層高さに応じて変更され、排気口６
の圧力変動を小さくするように適宜決定されるものであ
る。

【００４７】

【実施例】次に、本発明の実施例について述べる。

【００４８】実施例１ 図１に示す本発明の不融化炉として、ピッチ系炭素繊維
の不融化炉１の入口開口部２および出口開口部３にそれ
ぞれ外気とは完全にシールされた形で連接された入口側
シール室４と出口側シール室５を設け、さらに入口側シ
ール室４と出口側シール室５の内部にそれぞれシール室
長手方向にガス流れと直交するように抵抗体１２を各シ
ール室長手方向をそれぞれ７等分に区画するように設
け、該入口側シール室４では該区画されたうちの最も不
融化炉に近接した区画域の底壁面の１箇所に不活性ガス
供給口１３ａを設け、対向する位置に排気口６を設け
た。また該出口側シール室５では、該区画されたうちの
不融化炉に近接した２区画にそれぞれ不活性ガス供給口
１３ｂを設け、対向する位置に排気口６を設けた。ま
た、両シール室４、５のそれぞれ１箇所に設けられた排
気口６に連結管７を介して連結された排気装置８を設
け、該入口側シール室４、不融化炉１および出口側シー
ル室５を順に連通するネットコンベア９を張設したもの
を用いた。

【００４９】さらに不融化炉１の内部には、炉長方向
（繊維層の搬送方向）と垂直に、炉内を移動する繊維層
１０の空間を確保できるように９個の仕切壁１１ａ、１
１ｂがそれぞれ設け、炉内の炉長方向に直列に１０室を
形成した。これらの仕切壁のうち、下部仕切壁１１ｂ
は、その上端が搬送装置９に接触しない程度で、搬送装
置９の下部にほぼ達するように設け、上部仕切壁１１ａ
は、繊維層１０の厚みに応じて上下動自在に設け、該繊
維層１０に接しない程度に下げて運転した。

【００５０】さらに該不融化炉１には、入口側から４番
目の室に入口側のガス供給口１４ａが、また入口側から
７番目の室に出口側のガス供給口１４ｂが該室の室内壁
底面に１個づつ設けた。

【００５１】上記装置において、搬送装置９としてのネ
ットコンベア上に充填密度が、０．０３ｇ／ｃｍ³ で層
高さが、１０〜２０ｃｍの層を成すように積載された繊
維層１０を入口側シール室入口４ａからコンベア速度
２．５ｍ／ｈで連続的に供給し、、該入口側シール室４
に設けられた不活性ガス供給口１３ａより１０ｍ³ ／ｈ
で窒素ガスを供給し、同時に該不活性ガス供給口１３ａ
に対向する位置に設けられた排気口６の圧力が不融化炉
１の内力、不活性ガス供給圧および大気圧よりも低くな
るように排気装置８により排気量を１５０ｍ³ ／ｈに調
節してガス吸引を行ながら該入口側シール室４を搬送し
た。

【００５２】続いて、不融化炉１において、入口側のガ
ス供給口１４ａより不融化反応促進剤（ＮＯ₂ ）を含む
炉内ガス（酸素濃度１８％）を５０ｍ³ ／ｈ補給し、出
口側のガス供給口１４ｂより空気（酸素濃度５％）を５
０ｍ³ ／ｈ補給しながら約１００（入口側温度）〜３０
０℃（出口側温度）で該繊維層１０の不融化処理を行っ
た。

【００５３】つぎに不融化処理された繊維層１０は、該
炉出口開口部３から出口側シール室５に搬送され、該出
口側シール室５に設けられた出口側不活性ガス供給口１
３ｂよりそれぞれ２５ｍ³ ／ｈで窒素ガスを供給し、同
時に該シール室５の各不活性ガス供給口１３ｂに対向す
る位置に設けられた排気口６の圧力が不融化炉１の内
圧、不活性ガス供給圧および大気圧よりも低くなるよう
に排気装置８により排気量を１５０ｍ³ ／ｈに調節して
ガス吸引を行い、該シール室５を搬送し、最後に該シー
ル室出口５ａから繊維層１０を搬出する実験を行った。

【００５４】この際の不融化炉における各室の酸素濃度
分布をそれぞれサンプリングして測定した。得られた結
果を図２に示す。

【００５５】実施例２ 実施例１において、入口側から５番目の室に入口側のガ
ス供給口１４ａが、また入口側から６番目の室に出口側
のガス供給口１４ｂが該室の室内壁底面に１個づつ設け
た以外は、実施例１と同様のの装置および操作に従って
実験を行った。

【００５６】この際の不融化炉における各室の酸素濃度
分布をそれぞれサンプリングして測定した。得られた結
果を図２に示す。

【００５７】以上の結果より、ガス供給口間の距離を変
えることにより、炉長方向のガスの濃度分布を任意に変
えることができることが確認された。

【００５８】また、実施例１および２のいずれの場合に
おいても、不活性ガスの供給により異常昇温は認められ
ず、入口側シール室では、高温の酸化性ガスによる繊維
層の暴走反応を防止でき、また、出口側シール室５でも
酸化性ガスによる該繊維層の過酸化による歩留損失を防
止でき、さらに暴走反応による燃焼の発生を防止できる
ことが確認できた。

【００５９】

【発明の効果】本発明に用いられるピッチ系炭素繊維不
融化炉の炉内ガス組成の調整法によるガス供給およびガ
ス排出方法は、エネルギー効率に優れ、供給ガスの
利用効率もよく、炉内ガス組成の調整も任意にでき
る。さらにガス供給、排気装置類およびガス流量制御
設備等も少なくてすみ、経済的に優れた炉内ガス調整法
である。

【００６０】また、シール室内の酸化反応が不活性ガス
を供給し酸化性ガスのパージに有効利用することで不融
化炉の入口および出口直近で即停止できるので、暴走反
応の発生も防げるので、安定生産が図れる。

【００６１】また、非接触シール方式なので、繊維層に
直接ローラ等による圧力が加わらず、繊維層の押詰まり
がなく、反応が均一に行われるため暴走反応が回避で
き、繊維を傷めることなく、糸疵のない品質の優れた製
品が安定して製造できる。

【００６２】さらにシール室内にそれぞれ抵抗体を設置
する事により、炉内の雰囲気成分および温度への外乱が
全くなく、また排気量を少量に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内
ガス組成の調整法を実施するための不融化炉の一実施態
様を示す概略側断面図である。

【図２】本発明の実施例での不融化炉における各室の酸
素濃度分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１…ピッチ系炭素繊維の不融化炉 ２…不融化炉入口
開口部 ３…不融化炉出口開口部 ４…入口側シール
室 ４ａ…入口側シール室入口 ５…出口側シール
室 ５ａ…出口側シール室出口 ６…排気口 ７…連結管 ８…排気装置 ９…ネットコンベア １０…繊維層 １１…仕切壁 １２ａ、１２ｂ…
抵抗体 １３ａ、１３ｂ…不活性ガス供給口 １４ａ、１４ｂ…
酸化性ガス供給口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 哲也 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部設備技術センター内 (72)発明者 小林 健 兵庫県姫路市広畑区富士町１番地 新日本 製鐵株式会社広畑製鐵所内 (72)発明者 山崎 義人 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部設備技術センター内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピッチ系炭素繊維の不融化炉の炉長方向
   に直列に設けられた複数の室を有する不融化炉におい
   て、該炉長方向の任意の位置を境にして、炉入口側と炉
   出口側に異なる組成のガス供給口を少なくとも１箇所ず
   つ設け、入口側に供給するガスは入口シール室に設けた
   排気口へ、出口側に供給するガスは出口シール室に設け
   た排気口へ導くことにより、炉長方向にガス組成を変え
   ることを特徴とするピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内ガ
   ス組成の調整法。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の炉内ガス組成の調
   整法において、異なる組成のガス供給口間の距離を１室
   以上離して設け、該距離を変えることにより、炉長方向
   のガスの濃度分布を任意に変えることを特徴とするピッ
   チ系炭素繊維不融化炉の炉内ガス組成の調整法。
3. 【請求項３】 前記不融化炉の入口および／または出口
   のシール室に少なくとも１個の不活性ガス供給口を設
   け、該不活性ガス供給口より不活性ガスを繊維層に吹き
   つけ、該繊維層同伴酸化性ガスをパージする請求項１ま
   たは２に記載のピッチ系炭素繊維不融化炉の炉内ガス組
   成の調整法。