JPS6317381A - 炭素化炉 - Google Patents

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】 〔産桑一Ｆの利用分野〕 本発明は炭素化炉に関するものである。更に詳しくは、
線条物・フェルト等の長尺物を炭素化するのに好適に用
いられる、炭素化炉に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、炭素繊維の東、織物、フェルト等の製造は耐熱処
理された前駆体を不活性３７９５００℃以上の温度にて
、ＩＡＩ紺材を連続的に焼成することによって行われる
。ここに用いられるＨ　ｉ＋ｆｆとしては炭素からなる
炉芯筒の中に前記前駆体の通路を設け、加熱づる別欄の
ものが多＜１２案されている。

炭素化炉の炉芯筒を縦型に配置して該炉芯筒を外部から
加熱し、炉芯筒の中を繊維材の処理室とし連続的に炭素
繊維を製造する装置は、特開昭５４−１１６２２４号、
特開昭５１−１１９８３４号等の公報にて既に知られて
いる。この装置において加熱闘構は、１」（抗加熱方式
や誘導加熱方式のものが多く使われている。

このような炭素化炉においては、断熱材としてアルミナ
ファイバーフェルト、廿うミックフェルト、カーボンブ
ラックやカーボンパーティクルが多く使われる。

〔従来の技術に８３ける問題点〕 従来の技術においては、次のような問題がある。

■炉芯筒の外周に断熱材としてカーボンブラックやカー
ボンパーチクルを配した場合、これらの断熱口が通電部
に侵入して、電気的絶縁を阻害し、装置停止の原因とな
る。

■これらの断熱材は取扱に不便である。

■断熱材としてアルミナノ１イバーフエルト、セラミッ
クフェルトを使用した場合は、耐熱温度が１５００℃以
ドであり、１８００℃以上の温度で焼成処理をするとき
の炭素化炉には使えない。

■断熱材としてカーボンファイバーを炉芯筒に巻付け、
１８００℃以上の温度での焼成処理用の：１！！１ｆｆ
ｆｉとした場合、アルミナファイバーフェルトまたはセ
ラミックファイバーフェルトよりｆｉ４熱性は高いが、
断熱効果が低く安定した温度管理が回動である。

■カーボンフェル１へを断熱材として使った場合、カー
ボンフ［ルトから飛散した単繊維が通電部に付着し短絡
の原因となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような従来の技術における問題点
を解決【ノ、長期間の連続運転を可能にし、しかも導電
性断熱材が通電部に侵入することによる、突発的な装置
停止を防止し安定な連続運転可能な炭素化炉を提供する
ことにある。

（発明の構成〕 即ち本発明は次の通りである。

（１）炭素化炉芯筒の外周窩部に絶縁体を介してカーボ
ンヒーターを埋設し、該窩部をカーボン蓋体にて覆い、
更にその外周をカーボンフェルトとアルミナファイバー
フェルトまたはセラミックフェルトとを組合わせて構成
した断熱材にて断熱してハウジングに収納し、断熱部を
不活性ガスでパージしてなる炭素化炉。

（２）カーボンフェルトと／ルミブーツ？イバーフェル
トまたはセラミックフェルトとの間に空間を設けた前記
（１）記載の炭素化炉。

（３）カーボンフェルトが炭素含有量９０重量％以上の
炭素繊維にて構成されたものである前記（１）記載の炭
素化炉。

本発明によると、１８００℃以上でも安定した処理温度
が長期間にわたって１ｑられ、また、飛改樺帷に原因す
る突発事故の発生を防ぐことができる。

本発明において炭素炉芯筒の材質は、装置の設定澗麿に
より各種のグレードの黒鉛炉材が用いられる。

特に好ましくは、密度１．６０ｇ／　ｃｍ’〜ｉ、ａｏ
ｇ／　ｃｍ’の３０００℃処理品である。この理由は炉
芯の消耗を減じ、長期の運転に耐えうるようになるから
である。

炭素炉芯筒は上記材質の一体物でもよいが、通常は処理
能力の点から、円筒形、角筒型などブロック状パーツを
縦方向に構築し、処理室を形成したムのが適当である。

炭素炉芯筒の外周の窩部は、カーボンヒーターを収納す
るために充分な空間を持ら、炭素炉芯筒の外周を周回す
るように′＆続して設けられており、ここにカーボンヒ
ーターが収納される。

炭素炉芯筒の外周の窩部に配設されたカーボンヒーター
は抵抗加熱式の物が用いられる。

カーボンヒーターを炭素炉芯筒の外周の窩部に固定する
ための絶縁材は、使用温度における耐熱性を有するもの
であればよいが、例えばボロンナイトライドのようなセ
ラミック材が好ましい。

カーボン蓋体の材質は、炭素炉芯筒の材質と同じものが
、熱膨張の差による塁の破損を防止するためによい。

本発明にＪ３いては、２種類の断熱材を組合わせて配置
されている。

そのひとつはカーボンフェルトからなる断熱材であり、
他方はアルミナファイバーフェル［・またはセラミック
フェルトからなる断熱材である。

カーボンフェルトの嵩密度は０．０６ｇ／　ｃｍ’以！
−の物が好ましい。嵩密度が０．０６ｇ／　ｃｍ’より
低いと断熱効果が劣り、強いて、所望の断熱効果を得る
ためには断熱層を厚くしなければならず、装置全体が大
型化し好ましくない。

カーボンフェルトは炭素含有硝９０重量％以上の炭素繊
維にて構成されたものが、高熱層を分解ガスでの汚染を
防止する点から好ましい。

アルミナファイバーフェルトはα−Ａ１２０、であり、
セラミックフェルトは無定形結晶のアルミナ繊維のフェ
ルトである。

本発明の炭素化炉は、例えば耐炎化処理された連続繊維
状、織物状、フェルト状等のアクル繊維、レーヨン繊維
、ピッチ繊維など炭素繊維の前駆体を直接または一旦炭
素化した後、連続的に炉内に供給し、処理することより
、炭ｆｓＪｌ雑材または黒鉛１［材を得るための装置と
して利用される。

本発明を図面によって説明りる。

第１図は本発明炭素化炉を含む装置全体の側断面図を示
すものである。

第２図は本発明炭素化炉の一部断面拡大図を示すもので
ある。

第１図において　１は装置、２は処理室入口、３は処理
室、４はシール機構、５は不活性ガス注入口、６は不活
性ガス、７・　８は繊維材、９は炉芯筒を夫々示す。

このような装置においては、原料ｍ維７は上部処理室人
口２から処理室内３に導入され、熱処理を受けたのち、
下部シール機構４を通し処理を受けた繊維８として系外
に取り出される、。

この際、処理室３および装置のハウジング内には、不活
性ガス６が注入される。

炉芯筒９の加熱は熱風循環、抵抗加熱などに（ｆｉわれ
る（図示していない）。

Ｉｓ　２図は第１図の点線で示した所を拡大した一部断
面斜視図である。

第２図において９は炭素炉芯筒、１０はカーボン蓋体、
１１はカーボンフェルトからなる断熱材、１２はアルミ
ナファイバーフェルトまたはセラミックフェルトからな
る断熱材を大々承り。炭素炉芯筒９はカーボンヒーター
１３を収納するための窩部１４を有する。

カーボンヒーター１３は窩部１４の所定の位置に絶縁的
に固定するため、絶縁ガイド１５にて固定される。

カーボンヒーター１３の配置は処理室の温度、温度分布
を考慮して出力、配置、ピッチ等が決定される。

炭素炉芯筒９とカーボン蓋体１０とは噛合などにて密着
配置し窩部１４にカーボンフェルトの飛散粉末が入り込
まないようにする。

カーボンフェルトからなる断熱材１１とアルミナファイ
バーフェルトま／Ｃはセラミックフェルトからなる断熱
材１２とは空間部１６を設けて配置するのが、断熱効果
を永続させるうえで好ましい。

カーボンフェルトからなる断熱材１１とアルミナファイ
バーフェルトまたはセラミックフェルトからなる断熱材
１２とが密着していると、アルミナファイバーフェルト
またはセラミックフェルトからなる断熱材１２がカーボ
ンヒータ−フ２【ルトからなる断熱材１１によって伝導
加熱され、アルミナファイバーフェルトまたはセラミッ
クフェルトからなる断熱材１２の嵩密度が次第に高くな
り、断熱効果を漸減させる結果となる。

アルミナファイバーフェルトまたはセラミックフェルト
からなる断熱材１２の高温麿側の而が１５００℃以下、
好ましくは１０００℃以下になるように、カーボンフェ
ルトからなる断熱材１１の厚さ、密度、空間部の大きさ
刃を決めるのがＪ：い。

アルミナファイバーフェルトまたはセラミックフェルト
からなる断熱材１２の外側はハウジング１１にてカバー
される。炉芯筒９とハウジング１７どで囲まれた領域は
装置運転時不活性ガス雰囲気とする。このため第１図に
示づ不活性ガス注入口５および圧力調整のための排出口
５′を右Ｊる。不活性ガス雰囲気とすること１ま、力一
ボンフェルト等の酸化防止に有効である。

本発明の炭素化炉の１重用に際しては、繊維材の走行が
横方向になるように炉芯筒を横方向に配置してらよいが
、縦方向に繊維材が走行するよう炉芯筒を縦に配′ｌｙ
′ｉツるのが、運転操作上、装置設計上好ましい。

炭素化炉を縦方向に配置した装り１にあっては、上部導
入口より繊維材を処理室内に導入し、所定の処理条件（
温度、滞留時間等）にて処理した後、下部取出口から取
り出される。

この処理の間、処理室内では繊Ｍ月と不活性ガスとが交
流的に接触し、分解ガスの除去が行われる。処理室内へ
の不活性ガスの導入は処理室底部、特にＦ部数出口近傍
から行われるのがよい。あるいは米国特許第４，５４３
，２４１号明細Ｊ！に二記載される如く何回かに分割し
て不活性ガスの導入と排出を行うこともできる。

〔発明の効果〕

本発明は下記の効果を有する。

■本発明によると、アルミナノフイバーフェルトまたは
セラミックフェルトの消耗がなく、このため断熱材の交
換を殆ど必要とぜず、装置ＦＩを永＃；ｃ的に使用でき
る。

■カーボンヒーターが炉芯材の中に埋設されているため
炉芯の加熱が迅速に行われる。

■カーボンヒーターが炉芯材の中に埋設されていること
により、炉芯の温度分布を狭い範囲で調節Ｊることがで
きる。即ちカーボンヒーターがか芯材の外周に配ｅｌさ
れていると、カーボンヒーターによる炉芯の加熱が広範
囲になり、このため温度分布を局所的にコントロールす
ることは困難であるが、本発明によると、このにう４ｊ
困雌性はなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明炭素化炉を含む装置全体の側断面図を示
したものである。 第２図は本発明炭素化炉の一部断面拡大図を示すもので
ある。 １：装置　２：処理室人口　３：処理室４：シール機構
　５：不活性ガス注入口６：不活性ガス　７・　８：繊
維材　９：炉芯筒１０：カーボンｎ体　１１：カーボン
ヒーターからなる断熱材　１２：アルミナファイバーフ
ェルトまたはセラミックフェルトからなる断熱材１３：
カーボンヒーター　１４：窩部　１５：絶縁ガイシ　１
６：空間部　１７：ハウジング特工１出願人　　東邦し
−ヨン林式会社代理人弁理士　　土　居　三　部 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭素炉芯筒の外周窩部に絶縁体を介してカーボン
   ヒーターを埋設し、該窩部をカーボン蓋体にて覆い、更
   にその外周をカーボンフエルトとアルミナファイバーフ
   ェルトまたはセラミックフェルトとを組合わせて構成し
   た断熱材にて断熱してハウジングに収納し、断熱部を不
   活性ガスでパージしてなる炭素化炉。
2. （２）カーボンフェルトとアルミナファイバーフェルト
   またはセラミックフェルトとの間に空間を設けた特許請
   求の範囲（１）記載の炭素化炉。
3. （３）カーボンフエルトが炭素含有量９０重量％以上の
   炭素繊維にて構成されたものである特許請求の範囲（１
   ）記載の炭素化炉。