WO2002077337A1 - Flame resistant rendering heat treating device, and operation method for the device - Google Patents

Flame resistant rendering heat treating device, and operation method for the device Download PDF

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WO2002077337A1
WO2002077337A1 PCT/JP2002/002720 JP0202720W WO02077337A1 WO 2002077337 A1 WO2002077337 A1 WO 2002077337A1 JP 0202720 W JP0202720 W JP 0202720W WO 02077337 A1 WO02077337 A1 WO 02077337A1
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heat treatment
hot air
treatment chamber
fiber strand
fiber
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PCT/JP2002/002720
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French (fr)
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Masanao Yamaguchi
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Teijin Ltd
Original Assignee
Toho Tenax Co Ltd
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32—Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to a flameproofing heat treatment apparatus used for producing a polyacrylonitrile-based flameproofed fiber, and more particularly, to a flameproofing heat treatment apparatus for flameproofing a polyacrylonitrile-based fiber strand and the like, and an operation method of the apparatus.
  • Flame-resistant fibers are important as heat-resistant fibers and as raw materials for producing polyacrylonitrile-based carbon fibers. Background art
  • polyacrylonitrile-based oxidized fibers are produced by subjecting polyacrylonitrile-based fibers to oxidizing heat treatment in an oxidizing atmosphere of 20 O: up to 300 ° C.
  • the reaction in the heat treatment for oxidizing polyacrylonitrile fibers is an exothermic reaction in which oxidation and cyclization proceed simultaneously. If the heat treatment is performed at a high temperature, the reaction rate becomes higher and the processing time is shortened. However, if the heat treatment is performed rapidly, the heat of reaction associated with the oxidation reaction is accumulated in the fiber, and the temperature inside the fiber rises rapidly. As a result, a runaway reaction involving yarn breakage and ignition is likely to be induced.
  • the heat treatment for oxidization is usually performed in the form of a strand in which a large number of fibers are bundled. If a large number of strands are simultaneously subjected to flame-resistant heat treatment to increase production efficiency, the strands are easy to store heat, so they can be flame-resistant at high temperature and in a short time without efficiently removing the reaction heat from the fiber. Fiber strands cannot be obtained efficiently.
  • FIG. 10 is a schematic view showing an example of a conventional oxidizing heat treatment apparatus, in which (A) is a front sectional view, (B) is a side sectional view, and (C) is a plan sectional view.
  • reference numeral 52 denotes an oxidizing heat treatment apparatus.
  • a multi-stage path 57 a, 57 formed by a number of horizontally arranged strands 56 is provided in the heat treatment chamber 54.
  • b, 57 ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ 57 7 is running.
  • the strands 56 are folded back by a predetermined set of folding rollers 58 arranged outside the heat treatment chamber 54, and are repeatedly supplied to the heat treatment chamber 54.
  • the strands 56 forming the multi-stage paths have outer walls 60 a, inner walls 62 a, inner walls 62 b, and an outer wall 60 of the oxidizing heat treatment apparatus 52. It enters and exits the heat treatment chamber 54 through the respective slits 64a, 66a, 66b, and 64b formed in the outer wall 60b.
  • an outer wall 69a is formed outside one inner wall 68a, and a hot air circulation path is formed between the inner wall 68a and the outer wall 69a.
  • 74a is formed.
  • the upper flow path 70 and the lower flow path 72 of the heat treatment chamber 54 are communicated with each other by the hot air circulation path 74a.
  • the hot air heated by the heater 76a provided in the hot air circulation path 74a is sent into the heat treatment chamber 54 through the upper flow path 70 by the fan 78a, and then passes through the path. It is sent downward through the formed and running strands 56, where the strands 56 are subjected to an oxidizing heat treatment.
  • the hot air also plays a role in heating the strand and removing heat at the same time.
  • the hot air is sent through the lower flow path 72 to the hot air circulation path 74a, When passing through here, heating by the heater 76a is repeated.
  • an outer wall 69b is formed outside the other inner wall 68b in the left half of the heat treatment chamber 54. Between the inner wall 68b and the outer wall 69b, a heat-insulated vacancy 80a is formed.
  • the right half of the heat treatment chamber 54 shown in FIG. 10 (C) is formed to be antisymmetric with the left half. That is, a heat insulating chamber 80b is formed between the inner wall 68a and the outer wall 69a. Similarly, between the inner wall 6 8b and the outer wall 6 9b, there is provided a hot air circulation path 7 4b for communicating the upper flow path 70 and the lower flow path 72 of the heat treatment chamber 54. ing. 76 b is a heater and 78 b is a fan.
  • the outer periphery of the entire apparatus is covered with a heat insulating material.
  • the temperature near the inner side walls 68 a and 68 b in the heat treatment chamber 54 is lower than the average temperature inside the heat treatment chamber 54. Therefore, the heat treatment rate of the strands near the inner walls 68a and 68b is low, and the strands are not uniformly heat-treated.
  • the strands 56 are usually run at a distance of about 200 mm from the side walls 68a and 68b, respectively.
  • a plurality of strands 56 constituting one pass may be run as one zone in which the strands are uniformly arranged.
  • one pass is divided into multiple zones, rather than one pass composed of one zone.
  • the two paths are divided into 59a and 59b. It is easier to handle with a predetermined gap X between each zone. For example, when a strand forming a path is running in one zone and a trouble such as fiber breakage occurs, There is a high risk that the strands will be involved, increasing trouble one after another, causing damage to the entire strands. It may also be necessary to work between the strands. For these reasons, it is preferable to divide one pass into a plurality of zones and provide a predetermined gap between each zone.
  • a typical oxidizing heat treatment apparatus divides the strand 56 forming the path into a plurality of zones, keeps the distance between the inner wall and the path at about 200 mm, and furthermore, the distance between each zone is 2 mm. With a gap of about 100 mm, the strands are subjected to heat treatment for flame resistance.
  • the above-mentioned flame-resistant heat treatment apparatus When the above-mentioned flame-resistant heat treatment apparatus is used to form a multi-stage path in the heat treatment chamber in the vertical direction in the heat treatment chamber and perform the heat treatment for the flame resistance, the number of strands in the heat treatment chamber is increased to increase productivity. Then, the ventilation resistance of the hot air increases and the passing wind speed of the hot air passing through the path decreases significantly. This results in insufficient strand cooling. As a result, the heat accumulates in the strand, and further the fiber is cut by the heat accumulation. In addition, the cut fibers become entangled with the fibers of other strands, increasing the trouble. In addition, the above-mentioned troubles in the heat treatment for oxidizing polyacrylonitrile-based fibers may cause a fire. Since such a serious trouble occurs, the productivity of the flame-resistant fiber has not been significantly improved conventionally. Disclosure of the invention
  • the present inventor considered that the cause of the decrease in the hot air velocity when passing through the pass was due to the concentration of hot air between the pass and the inner wall and between the zones.
  • the velocity of the hot air passing through the path tends to decrease remarkably, especially in the lower pass, and fiber cutting frequently occurs in the lower pass.
  • the velocity of hot air passing through the strand of the uppermost path on the upstream side of hot air is 1.8 m / sec
  • the velocity of air flowing through the strand of the middle path located downstream of hot air is 0. May drop to 3 m / s.
  • the reaction heat generated by the oxidation reaction of the strands is less likely to be removed by the hot air as going toward the lower path.
  • the reaction heat generated from the strands in the upper pass on the upstream side of the hot air is transferred to the downstream side of the hot air by the hot air.
  • the strands in the lower pass stored heat and became high temperature, and uniform heat treatment for oxidization was not performed.
  • the downstream strand may cause a runaway reaction and ignite.
  • the present invention has been completed based on the above considerations.
  • the drift prevention plate has an air permeable hole [1]
  • a plurality of slits into and out of which fiber strands that run horizontally while turning back are provided, and a hot air is sent vertically from above the fiber strands to heat-treat the fiber strands. Hot air is supplied to the heat treatment chamber.
  • a plurality of turn-up holes provided on both outer sides of the oxidization furnace, the fiber sluices entering and exiting from the plurality of slits.
  • An oxidizing heat treatment apparatus wherein a gap is formed to be 150 mm or less and a heating means is provided on the side wall or the slit.
  • At least one of the lower slits corresponding to 70% of the total number of slits has a nozzle whose air blowing direction is directed to the outside of the heat treatment chamber.
  • a flameproofing heat treatment apparatus comprising: a folding roller that folds a fiber strand that enters and exits a slit and returns the fiber strand to an oxidizing furnace.
  • the gap between the fiber strand and the drift prevention plate inserted between the fiber strand and the side wall parallel to the running direction of the fiber strand and the fiber strand are formed to be 150 mm or less.
  • the hot wind speed passing through the fiber strands other than the top is maintained at 20% or more of the hot wind speed passing through the top fiber strand. How to operate the heat treatment equipment.
  • FIG. 1 to 4 are schematic sectional front views each showing a different example of the oxidizing heat treatment apparatus of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example of the flameproofing heat treatment apparatus of the present invention, where (A) is a perspective front view and (B) is a perspective side view.
  • FIG. 6 is a sectional plan view of the flameproofing device shown in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the part A shown in FIG. 5 (B).
  • FIG. 8 is a schematic sectional view showing another example of the nozzle.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view showing still another example of the nozzle.
  • 10A and 10B schematically show a conventional oxidizing heat treatment apparatus, in which FIG. 10A is a front sectional view, FIG.
  • FIG. 10B is a side sectional view
  • FIG. 10C is a plan sectional view.
  • 2 Oxidation heat treatment equipment, 4 Heat treatment room, 6 strands, 8a and 8b side walls, 10 Upper hot air flow path, 1 2 Lower hot air flow path, 1 4 Hot air circulation Road, 16 spaces, 18 heaters, 20 fans, P gap, 22 heat treatment chambers, 24a and 24b inner walls, 26a and 26b hot air passages, 28 oxidation heat treatment equipment , 30a and 3Ob outer wall, 32 strand, 48 Oxidation heat treatment equipment, 44a and 44b side wall, 46a and 46b heating means, 50 strand, 500 pass, 5 1 0 and 5 1 2 zone, L interval, M interval, N interval, 102 Oxidation furnace, 104 a Front outer wall, 106 a Front inner wall, 106 b Back inner wall, 104 b Back outer wall , 108 a and 108 b slits, 1 12 a left outer wall, 1 14 a left
  • FIG. 1 is a schematic sectional front view showing an example of an oxidizing heat treatment apparatus according to the present invention.
  • reference numeral 2 denotes an oxidizing heat treatment apparatus, and a plurality of strands 6 are contained in a heat treatment chamber 4 formed therein. Is running (in this figure, the running direction of the strand is perpendicular to the plane of the paper). The strands 6 are arranged in parallel with each other, thereby forming one horizontal path. Further, a plurality of paths (seven paths in this figure) are arranged from above to below at predetermined intervals. The strand 6 forming this path is turned back by a predetermined set of turning rollers 1 (not shown) provided outside the heat treatment chamber 4, and is repeatedly supplied to the heat treatment chamber 4.
  • the side walls 8 a and 8 b of the heat treatment chamber 4 are parallel to the running direction of the strand 6.
  • a hot air circulation path 14 is formed outside the one side wall 8a.
  • a space 16 is formed between the side wall 8 a and the hot air circulation path 14.
  • the upper hot air flow path 10 and the lower hot air flow path 12 of the heat treatment chamber 4 are connected by the hot air circulation path 14.
  • the upper hot air flow path 10, the lower hot air flow path 12, and the hot air circulation path 14 constitute hot air supply means.
  • Reference numeral 18 denotes a heater, which is provided in the hot air circulation path 14.
  • the hot air heated by the heater 14 is sent into the heat treatment chamber 4 by the fan 20 through the hot air flow path 10 above the heat treatment chamber 4, and then flows down in the heat treatment chamber 4.
  • the formed and running strand 6 is subjected to a heat treatment for oxidization resistance. Thereafter, the hot air is sent to the lower portion of the hot air circulation path 14 through the lower hot air flow path 12, and is repeatedly circulated to the heater 18 through the hot air circulation path 14.
  • the gap P between the side walls 8a and 8b and the strands at both ends of the path is 150 mm or less, preferably 50 mm or less, more preferably 5 to 20 mm. mm.
  • the gap P is 150 mm or less, preferably 50 mm or less, more preferably 5 to 20 mm. mm.
  • outside walls 30a and 30b are added to the outside of the inside walls 24a and 24b of the heat treatment chamber 22, respectively.
  • Hot air passages 26a, 26 as side wall heating means for preventing a temperature drop between the inner wall 24a and the outer wall 30a, and between the inner wall 24b and the outer wall 30b. b is formed.
  • the gap P between the inner side walls 24a and 24b and the strands at both ends of the path is set to 150 mm or less, preferably 50 mm or less, more preferably 5 to 20 mm.
  • Other configurations are the same as those of the oxidation heat treatment apparatus shown in FIG.
  • the hot air passages 26a and 26b are provided as heating means for the side walls, so that the temperature of the side walls 24a and 24b is prevented from lowering.
  • the width of the gap between the side walls of the double structure is not particularly limited, but is usually preferably 100 to 200 mm.
  • FIG. 3 shows still another example of the oxidizing heat treatment apparatus of the present invention.
  • the oxidizing heat treatment apparatus 48 includes heating means 46a and 46b outside the side walls 44a and 44b.
  • the heating means is not particularly limited, and examples thereof include an electric heater and a steam heater. By this heating means, the difference between the temperature in the heat treatment chamber and the side wall temperature can be made 10 ° C or less.
  • the gap P between 44b and the strands 50 at both ends of the path is 150 mm or less, preferably 50 mm or less, more preferably 5 to 20 mm.
  • Other configurations are the same as those of the oxidizing heat treatment apparatus shown in FIGS.
  • each of the above-mentioned flameproofing heat treatment apparatuses is configured so that the gap P between the side wall and the strand constituting the path is 150 mm or less, hot air does not concentrate on this gap P. Since the hot air passes uniformly between the strands throughout the entire pass, a decrease in the wind speed of the hot air from the upper pass to the lower pass is suppressed.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the oxidizing heat treatment apparatus of the present invention, in which (A) is a front perspective view and (B) is a side perspective view.
  • FIG. 6 is a plan sectional view of the same device.
  • FIG. 7 is an enlarged view of a portion indicated by A in FIG. 5 (B).
  • the direction is indicated mainly by referring to Fig. 5 (A)
  • the front of the paper of Fig. 5 is the front
  • the back of the paper is the back
  • the left, right, top, bottom, etc. Expression is used.
  • reference numeral 102 denotes an oxidation furnace. From the front to the back of the oxidation furnace 102 in FIG.
  • 104a is the front outer wall
  • 106a is the front inner wall
  • 106 b is the back inner wall
  • 104 b is the back outer wall.
  • Each of these walls has the same number of slits 108a as the number of passes from the front outer wall 104a to the front inner wall 106a.
  • the number of slits 108 b is equal to the number of passes from the back outer wall 10 b to the back inner wall 106 b.
  • the left side wall 1 1 2a, left inner side wall 14a, right inner side wall 1 1 4b, and right outer side wall 1 1 1 2 b is provided.
  • the oxidizing furnace 102 consists of an upper outer wall 1 16a, an upper ventilation plate 1 18a, and a lower ventilation plate 1 1 1 from top to bottom. 8 b and the lower outer wall 1 16 b are provided.
  • a heat treatment chamber 120 is formed.
  • heat treatment chamber 120 front outer wall 104a, back outer wall 104b, left inner wall 114a, right inner wall 114b, upper outer wall 116a, and upper ventilation plate
  • An upper channel 122 is formed in the area surrounded by 118 a).
  • Below the heat treatment chamber 120 front outer wall 104 a, back outer wall 104 b, left inner wall 114 b, right inner wall 114 b, lower outer wall 116 b, and lower ventilation plate 1
  • a lower channel 124 is formed in the area surrounded by 18b).
  • a hot air circulation path communicating with the upper flow path 122 and the lower flow path 124 of the heat treatment chamber is provided outside the left inner wall 114a.
  • This strand 130 is formed of a slit 108a formed from the front outer wall 104a to the front inner wall 106a, and a slit formed from the back outer wall 104b to the back inner wall 106b.
  • G. Enter and exit the heat treatment room 120 through 108 b.
  • the strand 130 runs horizontally.
  • the strands 130 are folded back by a predetermined set of folding rollers 1332a and 132b arranged outside the flame-proof furnace 102, and a plurality of strands are arranged from top to bottom. In the figure, 5 passes) are formed and supplied to the heat treatment chamber 120.
  • the strands that make up each path and run are divided into multiple zones (two zones in this figure) parallel to the running direction.
  • the distances S and T between are more than 100 mm and more preferably 150 to 200 mm.
  • these gaps are provided with drift prevention plates 1338a, 1338b, and 1338c, respectively. It is preferable that the drift prevention plate is provided for every pass from top to bottom (5 passes in this example).
  • the gaps R, S, and T are closed, and the gap is formed between the fiber strand that travels in the heat treatment chamber by forming the zone and the drift preventing plate, or A drift inserted between the fiber strand and the side wall parallel to the running direction of the fiber strand
  • the gap between the prevention plate and the fiber strand is formed to be 150 mm or less, preferably 50 mm or less, more preferably 5 to 2 Omm, to make the hot air velocity uniform.
  • drift preventing plate members 1338a, 138b, and 138c plate members having no air permeability, for example, non-porous flat plates can be used.
  • a punching plate or a wire mesh is used as the drift prevention plates 38a, 38b, and 38c.
  • the perforated air-permeable, drift-preventing plate material is more preferable.
  • the aperture ratio of the plate for preventing drift is preferably 60% or less.
  • the hole diameter of the air-permeable plate is preferably 5 mm ⁇ or more. By making the hole diameter 5 m ⁇ or more, it is easy to clean and the strand fuzz is hard to clog.
  • the flameproofing heat treatment apparatus of the present invention is provided with a hot air circulation means inside each hot air circulation path, preferably at the upper and / or lower part of the hot air circulation path.
  • a hot air circulation means inside each hot air circulation path, preferably at the upper and / or lower part of the hot air circulation path.
  • FIG. 5 ( ⁇ ) between the upper flow path 122 of the heat treatment chamber 120 and the hot air circulation path 126 a, and the lower flow path 124 of the heat treatment chamber 120 and the hot air
  • Hot air circulation means 142 a and 142 c can be provided between the circulation path 26 a and the circulation path 26 a.
  • these hot air circulation means 142a and 142c a fan, a blower, or the like can be used.
  • a sirocco blower having two hot air suction ports is preferable.
  • the hot air is sucked and collected from the lower flow path 124 of the heat treatment chamber 120 by the hot air circulation means 142c into the hot air circulation path 126a, and the collected hot air is collected by the hot air circulation means 1442a.
  • the air is blown from 26a toward the upper flow path 122 of the heat treatment chamber 120.
  • these hot air circulation paths 1 26a and 1 26b Ventilation resistance members 140a and 140b for adjusting the velocity of the hot air passing through the hot air circulation path can be provided.
  • Examples of the ventilation resistance members 140a and 14Ob include a damper and the like.
  • the ventilation resistance for example, the opening degree of the damper
  • the lower flow path 1 of the heat treatment chamber 120 is controlled by the circulation means 144c.
  • the wind speed at which the hot air is sucked and collected from the hot air circulation path 1 to the hot air circulation path 1 2 6 a and 1 2 6 b (not shown), and the hot air circulation path 1 2 6 a and 1 2 6 b by the hot air circulation means 1 4 2 a (Not shown) the wind speed supplied to the upper channel 122 of the heat treatment chamber 120 can be adjusted.
  • Hot air can be adjusted to the wind speed.
  • a permeable member 144 is provided over the entire lower end side of the heat treatment chamber 120, and further below the lower permeable plate 1 18b is provided over the entire lower end side. Mounting is preferred.
  • the air permeable member 144 is preferably a wire mesh, grating, or the like having an opening ratio of 50% or more.
  • the lower ventilation plate 118b is intended to make the flow rate of hot air uniform, and is preferably a punch board having a high rectifying effect.
  • the permeable member 144 be provided at a distance of 20 mm or more above the lower ventilation plate 118b.
  • the air-permeable member 144 prevents the strand cut during the oxidization-resistant heat treatment from falling and accumulating on the lower ventilation plate 118b to block the ventilation holes of the lower ventilation plate 118b.
  • the cut strand falls on the lower air-permeable plate 118b and accumulates. In this case, the lower ventilation plate The ventilation holes are blocked and the velocity of the hot air partially decreases. As a result, the strands undergoing the heat treatment for flame resistance accumulate heat and ignite. Providing the air-permeable member 144 is effective for preventing the above heat storage and ignition.
  • air or heated air is blown into and supplied from at least one slit formed on each inner wall or outer wall through which the strands entering and exiting the heat treatment chamber pass as described above, Alternatively, it can be blown out of the heat treatment chamber.
  • the flow rate of heated air flowing through each path in the heat treatment chamber can be adjusted, the temperature of the heated air can be controlled, and the temperature distribution in the path can be controlled to a minimum.
  • the heated air may be simply supplied to the heat treatment chamber through the slit. Further, a nozzle for blowing out heated air may be provided along the slit, and the heated air may be supplied from this nozzle. By blowing out heated air from the nozzle, a gap is formed in the slit, thereby increasing the airtightness of the slit.
  • the external air may be supplied to the heat treatment chamber through the slit along with the heated air blown out from the nozzle to compensate for the hot air velocity.
  • FIG. 7 shows an example of the nozzle.
  • reference numeral 202 denotes a heat treatment chamber wall
  • reference numeral 204 denotes an outer wall thereof
  • reference numeral 206 denotes an inner wall thereof.
  • a slit 208 is formed from the outer wall 204 to the inner wall 206, and the strand 210 enters and exits the heat treatment chamber through the slit 208.
  • An upper heated air duct 2 12 and a lower heated air duct 2 14 are provided above and below the slit 208 in the heat treatment chamber wall 202.
  • An upper nozzle 2 16 and a lower nozzle 2 18 communicating with these ducts are attached to the ducts 2 12 and 2 14 respectively, with the nozzle tips facing the heat treatment chamber.
  • the heated air is blown from the upper nozzle 2 16 and the lower nozzle 2 18 into the heat treatment chamber.
  • the nozzle mounting angles of the upper nozzle 2 16 and the lower nozzle 2 18 are adjusted so that the heated air blown from the nozzles cross each other.
  • the intersection angle 6 ⁇ is preferably 60 to 120 degrees.
  • 220 and 222 are wind speed adjusting plates, and by moving the mounting position of these adjusting plates up and down, it is possible to adjust the speed of the heated air blown from the nozzles 2 16 and 2 18.
  • 8 and 9 show other examples of the nozzle that can be used in the present invention.
  • reference numerals 302 and 402 denote heat treatment chamber walls
  • reference numerals 310 and 408 denote slits.
  • 316 and 416 are upper nozzles
  • 318 and 418 are lower nozzles.
  • the nozzle may be attached to all slits, or may be attached to some slits.
  • the nozzle may be attached to the outside of the heat treatment chamber in addition to the tip of the nozzle being attached to the heat treatment chamber.
  • a portion of the hot air flowing through the heat treatment chamber is released from the heat treatment chamber to the outside by entraining it with the air blown from the nozzle installed outward, thereby adjusting the speed of the hot air and further allowing the outside air to enter the heat treatment chamber. Can be prevented from invading.
  • the nozzle having the tip of the nozzle directed to the outside of the heat treatment chamber is attached to at least one of the lower slits corresponding to 70% of the total number of slits.
  • the hot air velocity passing through the lowermost path on the downstream side of the hot air is set to 20% of the hot air velocity passing through the uppermost path on the upstream side of the hot air. Or more, more preferably 30% or more.
  • a nozzle for blowing heated air is connected to the side where the strand enters the heat treatment chamber. It may be provided only in the slit. In this case, it is possible to effectively prevent a temperature drop near the slit on the side where the strand enters the heat treatment chamber.
  • the temperature of the heated air blown out from the nozzle is preferably from 150 to 300 ° C.
  • the blowing pressure is desirably 10 to 500 Pa higher than the internal pressure of the heat treatment chamber 20.
  • a nozzle for supplying hot air into the heat treatment chamber is provided in the slit through which the polyacrylonitrile fiber strand enters and exits the oxidation furnace, so that the hot air can be effectively prevented from leaking from the slit to the outside.
  • hot air can be supplied from the nozzle, and a decrease in the wind speed of the hot air from the upper pass to the lower pass can be suppressed.
  • the oxidation heat treatment apparatus shown in FIG. 4 was manufactured.
  • the dimensions of the heat treatment chamber were 15 m in length, 2 m in width, 1.2 m in height, 0.5 m in the upper passage, and 0.3 m in the lower passage.
  • Two folding rollers were installed in each of the flameproofing furnaces.
  • a sirocco fan was provided above and below the hot air circulation path.
  • the gap between each zone and between the zone and the inner wall was 1 cm.
  • An electric heater was attached to the side wall.
  • Polyacrylonitrile fiber strands (ldex, 24000 strands) were supplied to the above apparatus.
  • the strand feed speed was 300 m_hr, and hot air of 1. lmZsec and 260 ° C was supplied to the uppermost pass.
  • the temperature difference between the side wall temperature and the average temperature in the heat treatment room was controlled within 5 ° C.
  • the middle part ⁇ The hot air velocity passing through the top 20-pass was maintained at 70% of the hot air velocity passing through the uppermost pass.
  • the oxidation heat treatment apparatus shown in FIG. 5 was manufactured.
  • the dimensions of the heat treatment chamber were 15 m in length, 2 m in width, 1.2 m in height, 0.5 m in the upper passage, and 0.3 m in the lower passage.
  • Two folding rollers were installed in each of the oxidation furnaces.
  • a sirocco fan was provided above and below the hot air circulation path.
  • a drift prevention plate with a width of 15 cm was placed between each zone and between the zone and the inner wall. This reduced the gap to 1 cm.
  • Polyacrylonitrile fiber strands (ldtex, 24000 strands / strand) were supplied to the above apparatus.
  • the strand feed rate was 300 mZhr.
  • Hot air of 1.lmsec, 260 ° C was supplied to the uppermost pass.

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Description

明細書 耐炎化熱処理装置、 及び同装置の運転方法 技術分野
本発明はポリアクリロニトリル系耐炎化繊維の製造に用いる耐炎化熱 処理装置に関し、 更に詳述すればポリアクリロニトリル系繊維ストラン ド等を耐炎化熱処理する耐炎化熱処理装置、 及び同装置の運転方法に関 する。 耐炎化繊維は耐熱性繊維として、 またポリアクリロニトリル系炭 素繊維の製造原料として重要なものである。 背景技術
従来、 ポリアクリロニトリル系耐炎化繊維は、 ポリアクリロニトリル 系繊維を 2 0 O ：〜 3 0 0 °Cの酸化性雰囲気中で耐炎化熱処理して製造 される。
ポリアクリロニトリル系繊維の耐炎化熱処理における反応は酸化 ·環 化が同時に進行する発熱反応である。 高温で熱処理を行えば反応速度が より大きくなり、 処理時間が短縮される。 しかし、 急速に耐炎化熱処理 を行うと、 酸化反応に伴う反応熱が繊維内に蓄積されて繊維内温度が急 上昇し、 その結果糸切れや発火を伴う暴走反応が誘発され易くなる。
さらに、 耐炎化熱処理は多数の繊維を束ねたストランドの状態で行な われるのが通常である。 生産効率を高めるため、 同時に多数のストラン ドが耐炎化熱処理される場合は、 ストランドは蓄熱し易いので、 効率よ く繊維から反応熱を除去される事なしには、 高温、 短時間で耐炎化繊維 ストランドを効率よく得ることができない。
耐炎化熱処理に要する時間、 並びにエネルギー消費量は極めて大きい ので、耐炎化熱処理工程における更なる生産性の向上が求められている。 図 1 0は従来の耐炎化熱処理装置の一例を示す概略図で、 （A)は正面 断面図、 （B) は側面断面図、 （C) は平面断面図である。
図 1 0 (A) 中、 5 2は耐炎化熱処理装置で、 その熱処理室 5 4内に は、 水平に並んだ多数本のストランド 5 6で形成される複数段のパス 5 7 a、 5 7 b、 5 7 ο、 · · · 5 7 χが走行している。 ストランド 5 6は、 図 1 0 (Β) に示すように、 熱処理室 54の外部に配設された所定組の 折返しローラー 5 8によって折り返されて熱処理室 5 4に繰り返し供給 される。
この複数段のパスを形成しているストランド 5 6は、 図 1 0 (B)に示 すように、 耐炎化熱処理装置 5 2の外壁 6 0 a、 内壁 6 2 a、 内壁 6 2 b、及び外壁 6 0 bに.形成された、それぞれのスリッ ト 6 4 a、 6 6 a、 6 6 b、 及び 6 4 bを通って熱処理室 54に出入りしている。
図 1 0 (C)に示すように、 熱処理室 54の両側は、 内側壁 6 8 a、 6 8 bが形成されている。
熱処理室 54の左半分において、 一方の内側壁 6 8 aの外側には、 外 側壁 6 9 aが形成されており、 内側壁 6 8 aと外側壁 6 9 aとの間に熱 風循環路 74 aが形成されている。 前記熱風循環路 74 aにより、 図 1 0 (A) に示す様に、 熱処理室 5 4の上方流路 7 0と下方流路 7 2とが 連通されている。
熱風循環路 7 4 aに備えられたヒー夕一 7 6 aで加熱された熱風は、 ファン 7 8 aにより上方流路 7 0を通って熱処理室 5 4内に送られ、 次 いで前記パスを形成して走行しているストランド 5 6の間を通って下方 に送られ、この際にストランド 5 6が耐炎化熱処理される。なお熱風は、 ストランドを加熱すると同時に除熱する役割も担っている。
その後、 熱風は下方流路 7 2を通って熱風循環路 7 4 a内に送られ、 ここを通る際に前記ヒーター 7 6 aで加熱されることを繰返す。
図 1 0 ( C )に示す、 熱処理室 5 4の左半分における他方の内側壁 6 8 bの外側には外側壁 6 9 bが形成されている。 前記内側壁 6 8 bと外側 壁 6 9 bとの間には、 断熱空室 8 0 aが形成されている。
これとは逆に、 図 1 0 ( C )に示す熱処理室 5 4の右半分は、 左半分と 逆対称に形成されている。 即ち、 前記内側壁 6 8 aと外側壁 6 9 aとの 間には、 断熱空室 8 0 bが形成されている。 同様に、 前記内側壁 6 8 b と外側壁 6 9 bとの間には、 熱処理室 5 4の上方流路 7 0と下方流路 7 2とを連通する熱風循環路 7 4 bが設けられている。 7 6 bはヒーター、 7 8 bはファンである。
また、 この熱処理装置は熱効率を高めるために、 装置全体の外周が断 熱材により覆われている。
このような断熱構造にあっても、 例えば、 熱処理室 5 4内の内側壁 6 8 a、 6 8 b近傍の温度は、 熱処理室 5 4内部の平均温度よりも低い。 そのため内側壁 6 8 a、 6 8 b近傍のストランドの耐炎化熱処理速度は 小さく、 ストランドは均一に耐炎化熱処理されない。 この問題を避ける ため、 通常の耐炎化熱処理装置においては、 ストランド 5 6は、 通常そ れぞれ側壁 6 8 a、 6 8 bから 2 0 0 mm程度離して走行させられてい る。
一方、 熱処理室 5 4内では、 1パスを構成する多数のストランド 5 6 を均一に配列させた 1つのゾーンとして走行させてもよい。 しかし、 1 パスを 1つのゾーンで構成して走行させるよりも、 1パスを複数のゾ一 ンに分割し （図 1 0 ( A ) においては 2ゾーン 5 9 a、 5 9 bに分割し ている）、 各ゾーン間に所定の間隙 Xを設けて走行させる方が扱い易い。 例えば、 パスを形成しているストランドを 1つのゾーンで走行させて いる場合に繊維切れなどのトラブルが生じると、 繊維の切れ端が近くの ストランドに絡み、 次々とトラブルを増大させ、 ストランド全体に被害 が及ぶ危険性が高い。 また、 ストランド間に手を入れて作業することが 必要な場合もある。 これらの理由で、 1パスを複数のゾーンに分割し、 各ゾーン間には所定の間隙を設けることが好ましい。
よって、 通常の耐炎化熱処理装置は、 パスを形成しているストランド 5 6を複数のゾーンに分け、 内側壁とパスとの間隔を約 2 0 0 mm程度 に保ち、 更に各ゾーン間は、 2 0 0 mm程度の間隙を設けてストランド の耐炎化熱処理を行うようになっている。
上記耐炎化熱処理装置を用いて、 熱処理室内で垂直方向に亘り複数段 のパスを形成して走行しているストランドを耐炎化熱処理する場合、 生 産性を上げるために熱処理室内のストランド本数を増加していくと、 そ れに伴い熱風の通気抵抗が増加してパスを通過する熱風の通過風速が著 しく低下する。 このため、 ストランドの冷却が不十分になる。 その結果 ストランド内に蓄熱が進み、 更に蓄熱による繊維の切断が発生する。 更 に、 この切断した繊維が他のストランドの繊維に絡み合い、 トラブルが 増大する。 なお、 ポリアクリロニトリル系繊維の耐炎化熱処理における 上記トラブルは火災に発展する場合もある。 このような重大なトラブル が発生するため、従来耐炎化繊維の大幅な生産性の向上はできていない。 発明の開示
本発明者は、 パスを通過する際に熱風風速が低下する原因は、 パスと 内側壁との間、 及びゾーン間に熱風が集中するためと考えた。 パスを通 過する熱風風速は特に下段のパスにおいて著しく低下する傾向にあり、 この下段パスにおいて繊維の切断が多発する。
この繊維の切断を防ぐためには、 熱処理室内温度を下げる等の対策が 必要である。 しかし、 熱処理室内温度を下げると反応速度が低下し、 生 産性が低下するため、 目的とする生産性の向上と相反するものとなる。 更に、 上記耐炎化熱処理装置を用いて、 ストランドを耐炎化熱処理す る場合、 ストランドが熱処理室に出入りするために形成されたスリッ ト から熱風が漏出する問題がある。
例えば経験によれば、 熱風上流側の最上段パスのストランドを通過す る熱風風速が 1 . 8 m/秒のとき、 熱風下流側に位置する中段パスのス トランドを通過する熱風風速は 0 . 3 m /秒に低下する場合がある。 こ の様な場合は、 下方のパスに向うに従ってストランドの酸化反応に伴つ て発生する反応熱が熱風によって除熱されにく くなると思われる。
更に熱風上流側の上段側パス中のストランドから発生する反応熱が熱 風により熱風下流側に運ばれる。 このため、 下段側パス中のストランド が蓄熱して高温になり均一な耐炎化熱処理がされないと考えた。 このよ うな場合、下流側ストランドが暴走反応を起こして発火することもある。 本発明は、 上記考察に基づいて完成されたものである。
従って、 本発明の目的とするところは、 ストランドの耐炎化熱処理を 均一に行うことができ、 品質を損うことなく生産性を向上させ得る耐炎 化熱処理装置、 及び同装置の運転方法を提供することにある。 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。
〔 1〕 折返して水平走行する繊維ストランドが出入りする複数のス リッ トを備えると共に前記繊維ストランドの上方から垂直に熱風を送り 繊維ストランドを耐炎化する熱処理室と前記熱処理室に熱風を供給する 手段とを備えてなる耐炎化炉と、 前記耐炎化炉の両外側に備えられた複 数の折返し口一ラーであって前記複数のスリッ 卜から出入する繊維スト ランドを折返して耐炎化炉に戻す折返しローラ一とを具備する耐炎化熱 処理装置において、 前記熱処理室内を走行する繊維ストランドの走行方向と平行な熱処理 室側壁と繊維ストランドとの間隙、 又は繊維ストランドの走行方向に平 行に前記繊維ストランドと側壁との間に挿入した偏流防止板と繊維スト ランドとの間隙を 1 5 O mm以下に形成してなる耐炎化熱処理装置。
〔 2〕 偏流防止板が空気透過孔を有する 〔 1〕 請求項に記載の耐炎 化熱処理装置。
〔 3〕 耐炎化炉が、 上方から下方に熱風が流通する熱処理室と、 熱 処理室の上方に形成された上方流路と、 熱処理室の下方に形成された下 方流路と、 前記上方及び下方流路とを連通する熱風循環路とからなる 〔 1〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔4〕 熱風循環路中に通気抵抗部材を設けた 〔3〕 に記載の耐炎化 熱処理装置。
〔 5〕 熱風循環路内の上部、 及び下部に熱風循環手段を設けた 〔3〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔 6〕 熱風循環手段がファン又はブロア一である 〔 5〕 に記載の耐 炎化熱処理装置。
〔 7〕 ブロア一が熱風吸込み口を二つ持つシロッコブロア一である 〔6〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔8〕 開口率が 5 0 %以上の通気性部材を、 熱処理室の下端に備え られた下部通気板から上方に 2 0 m m以上離して設けた 〔 1〕 に記載の 耐炎化熱処理装置。
〔 9〕 折返して水平走行する繊維ストランドが出入りする複数のス リツ トを備えると共に前記繊維ストランドの上方から垂直に熱風を送り 繊維ストランドを耐炎化する熱処理室と、 前記熱処理室に熱風を供給す る手段とを備えてなる耐炎化炉と ； 前記耐炎化炉の両外側に備えられた 複数の折返し口一ラーであって前記複数のスリットから出入する繊維ス 小ランドを折返して耐炎化炉に戻す折返しローラーとを具備する耐炎化 熱処理装置において、
前記熱処理室内を走行する繊維ストランドの走行方向と平行な側壁と 繊維ストランドとの間隙、 又は繊維ストランドの走行方向に平行に前記 繊維ストランドと側壁との間に挿入した偏流防止板と繊維ストランドと の間隙を 1 50mm以下に形成すると共に前記側壁又はスリツ 卜に加熱 手段を設けてなる耐炎化熱処理装置。
〔1 0〕 加熱手段が熱処理室の側壁の外側に形成した熱風通路であ る 〔9〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔1 1〕 加熱手段が熱処理室の側壁に形成したヒーターである 〔9〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔 1 2〕 加熱手段が、 複数のスリッ トの全部若しくは一部に設けた 加熱空気を熱処理室内に供給するノズルである 〔9〕 に記載の耐炎化熱 処理装置。
〔 1 3〕 加熱空気の温度が、熱処理室温度よりも高い温度である 〔 1 2〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔 1 4〕 ノズルが、 ノズルから吹出す加熱空気によりノズル周辺の 空気を随伴させて熱処理室内に供給する機構を備えた 〔1 2〕 に記載の 耐炎化熱処理装置。
〔 1 5〕 ノズルを、 繊維ストランドが熱処理室内に入る側のスリツ トのみに設ける 〔1 2〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔 1 6〕 全スリツ ト個数に対して 7 0 %に相当する個数の下部側の スリッ トの内、 少なくとも 1個のスリッ トが、 空気吹出し方向を熱処理 室の外方に向けたノズルを有する 〔1 2〕 に記載の耐炎化熱処理装置。
〔1 7〕 折返して水平走行する繊維ストランドの出入りするスリツ トを備えると共に前記繊維ストランドの上方から垂直に熱風を送り繊維 ストランドを耐炎化する熱処理室と、 前記熱処理室に熱風を供給する手 段とを備えてなる耐炎化炉と ； 前記耐炎化炉の両側に備えられた複数の 折返しローラ一であって前記複数のスリッ トを出入する繊維ストランド を折返して耐炎化炉に戻す折返しローラーとを具備する耐炎化熱処理装 置であって、 前記熱処理室内を走行する繊維ストランドの走行方向と平 行な熱処理室側壁と繊維ストランドとの間隙、 又は繊維ストランドの走 行方向に平行に前記繊維ストランドと側壁との間に挿入した偏流防止板 と繊維ストランドとの間隙を 1 5 0 mm以下に形成すると共に、 前記複 数のスリットに耐炎化炉内方向に向って加熱空気を吹き出すノズルを取 付けた耐炎化熱処理装置の運転方法において、
前記ノズルから供給する風速を調節することにより、 最上部以外の繊 維ストランドを通過する熱風風速を、 最上部の繊維ス卜ランドを通過す る熱風風速の 2 0 %以上に維持する而炎化熱処理装置の運転方法。 図面の簡単な説明
図 1〜 4はそれぞれ本発明の耐炎化熱処理装置の異なる例を示す概略 断面正面図である。 図 5は、 本発明の耐炎化熱処理装置の他の例を示す 概略断面図で、 （A ) は斜視正面図、 （B ) は斜視側面図ある。 図 6は、 図 5に示す耐炎化装置の断面平面図である。 図 7は、 図 5 ( B )に示す部 分 Aの拡大図である。 図 8はノズルの他の例を示す概略断面図である。 図 9はノズルの更に他の例を示す概略断面図である。 図 1 0は、 従来の 耐炎化熱処理装置の概略を示す（A )は正面断面図、 （B )は側面断面図、 ( C ) は平面断面図である。 2 耐炎化熱処理装置、 4 熱処理室、 6 ストランド、 8 a及び 8 b 側壁、 1 0 上方熱風流路、 1 2 下方熱風流路、 1 4 熱風循環 路、 1 6 空間部、 1 8 ヒー夕一、 2 0 ファン、 P 間隙、 2 2 熱 処理室、 24 a及び 24 b内側壁、 2 6 a及び 2 6 b 熱風通路、 2 8 耐炎化熱処理装置、 3 0 a及び 3 O b 外側壁、 3 2 ストランド、 4 8 耐炎化熱処理装置、 44 a及び 44 b 側壁、 46 a及び 4 6 b 加 熱手段、 5 0 ストランド、 5 0 0 パス、 5 1 0及び 5 1 2 ゾーン、 L 間隔、 M 間隔、 N 間隔、 1 0 2 耐炎化炉、 1 04 a 表側外 壁、 1 0 6 a 表側内壁、 1 0 6 b 裏側内壁、 1 0 4 b 裏側外壁、 1 0 8 a及び 1 0 8 b スリット、 1 1 2 a 左外側壁、 1 1 4 a 左 内側壁、 1 1 4 b 右内側壁、 1 1 2 b 右外側壁、 1 1 6 a 上外壁、 1 1 6 b 下外壁、 1 1 8 a 上部通気板、 1 1 8 b 下部通気板、 1 2 0 熱処理室、 1 2 2 上方流路、 1 2 4 下方流路、 H 表側半分、 1 2 6 a及び 1 2 6 b 熱風循環路、 1 2 8 a及び 1 2 8 b 断熱空室、 I 裏側半分、 1 3 0 ストランド、 1 3 2 a及び 1 3 2 b 折返し口 一ラー、 R 間隔、 S 間隔、 T 間隔、 1 3 8 a 偏流防止用板材、 1 3 8 b 偏流防止用板材、 1 3 8 c 偏流防止用板材、 14 2 a 熱 風循環手段、 1 4 2 c 熱風循環手段、 1 40 a及び 1 4 O b 通気抵 抗部材、 1 44 通気性部材、 2 0 2 熱処理室壁、 2 04 外壁、 2 0 6 内壁、 2 0 8 スリッ ト、 2 1 0 ストランド、 2 1 2 上部加 熱空気ダク ト、 2 1 4 下部加熱空気ダクト、 2 1 6 上部ノズル、 2 1 8 下部ノズル、 Θ 交差角度、 2 2 0及び 2 2 2 風速調節板、 3 0 2及び 4 0 2 熱処理室壁、 3 0 8及び 40 8 スリット、 3 1 6及 び 4 1 6 上部ノズル、 3 1 8及び 4 1 8 下部ノズル 発明を実施するための最良の形態
(第 1の形態）
以下、 図 1〜 3を参照して本発明を詳細に説明する。 図 1は本発明の耐炎化熱処理装置の一例を示す概略断面正面図である, 図 1中、 2は耐炎化熱処理装置で、 その内部に形成された熱処理室 4 内には多数本のストランド 6が走行している （本図において、 ストラン ドの走行方向は紙面に垂直方向である。）。 前記ストランド 6は互いに平 行に並んで、 これにより水平な 1パスを形成している。 更に複数 （本図 においては 7パス） のパスが互いに所定間隔離れて上方から下方かけて 配列されている。 このパスを形成しているストランド 6は、 熱処理室 4 の外部に配設された所定組の折返しローラ一 （不図示） によって折り返 され、 熱処理室 4に繰り返し供給される。
熱処理室 4の側壁 8 a、 8 bは、 ストランド 6の走行方向と平行であ る。 一方の側壁 8 aの外方には、 熱風循環路 1 4が形成されている。 前 記側壁 8 aと熱風循環路 1 4との間には空間部 1 6が形成されている。 熱処理室 4の上方熱風流路 1 0と下方熱風流路 1 2とは、 前記熱風循環 路 1 4により連通されている。 上記上方熱風流路 1 0、 下方熱風流路 1 2、 熱風循環路 1 4により、 熱風供給手段が構成されている。
1 8はヒー夕一で、 熱風循環路 1 4内に備えられている。 ヒータ一 1 4により加熱された熱風が、 ファン 2 0により熱処理室 4の上方熱風流 路 1 0を通って熱処理室 4内に送られ、 次いで熱処理室 4内を流下する 際に、 前記パスを形成して走行しているストランド 6が耐炎化熱処理さ れる。 その後、 熱風は下方熱風流路 1 2を通って熱風循環路 1 4の下部 に送られ、 ここを通って前記ヒーター 1 8に循環されることを繰返す。
この耐炎化熱処理装置の熱処理室 4内において、 側壁 8 a、 8 bとパ スの両端のストランドとの間隙 Pは 1 5 0 mm以下、 好ましくは 5 0 m m以下、 より好ましくは 5 ~ 2 0 mmである。 この様に間隙 Pを 1 5 0 mm以下にすることにより、 パスと側壁との間隙に熱風が集中すること を防止できる。 熱風は均一にパス面を通過する結果、 上段のパスから下 段のパスに向うに従って従来起きていた熱風の風速低下を最小限に抑制 できる。 図 2は、 本発明の耐炎化熱処理装置の他の例を示すものである。 この 耐炎化熱処理装置 2 8は、 熱処理室 2 2の内側壁 2 4 a、 2 4 bのそれ ぞれの外側に外側壁 3 0 a、 3 O bが追加されている。 内側壁 2 4 aと 外側壁 3 0 aとの間、 及び内側壁 2 4 bと、 外側壁 3 0 bとの間に側壁 温度低下防止用の側壁加熱手段として熱風通路 2 6 a、 2 6 bが形成さ れている。 更に内側壁 2 4 a、 2 4 bと、 パスの両端のストランドとの 間隙 Pは 1 5 0 mm以下、 好ましく 5 0 m m以下、 より好ましくは 5〜 2 0 mmにされる。 その他の構成は図 1に示した耐炎化熱処理装置と同 様である。
図 2に示す耐炎化熱処理装置 2 8は、 側壁の加熱手段として熱風通路 2 6 a , 2 6 bが設けられているので、 側壁 2 4 a、 2 4 bの温度低下 が防止される。
なお、 二重構造の側壁の間隙、 即ち熱風通路 2 6 a、 2 6 bの幅は特 に制限がないが、 通常 1 0 0〜 2 0 0 mmとすることが好ましい。
上記耐炎化熱処理装置 2 8においては、 熱処理室 2 2内を走行するス トランド 3 2は、 均一な熱負荷を受けると共に、 パス全体に亘つて十分 な除熱がなされ、 耐炎化繊維の生産性を高いものにできる。 図 3は、 本発明の耐炎化熱処理装置の更に他の例を示すものである。 この耐炎化熱処理装置 4 8は、 側壁 4 4 a、 4 4 bの外側に加熱手段 4 6 a , 4 6 bを備えている。 加熱手段としては特に制限がなく、 電気 ヒーター、 スチームヒー夕一等が例示される。 この加熱手段により熱処 理室内温度と側壁温度との差を 1 0 °C以下にできる。 更に側壁 4 4 a、 4 4 bと、 パスの両端のストランド 5 0との間隙 Pを 1 5 0 mm以下、 好ましくは 5 0 mm以下、 より好ましくは 5〜 2 0 mmにしている。 その他の構成は図 1、 2に示した耐炎化熱処理装置と同様である。 この加熱手段 4 6 a、 4 6 b 'を備えることにより、 熱処理室内温度と 側壁温度との差を 1 0 °C以下と小さく出来、 パスの両端のストランド 5 0の温度低下を防ぐことが出来る。
上記各耐炎化熱処理装置は、 側壁とパスを構成するストランドとの間 隙 Pを 1 5 0 mm以下になるように構成したので、 この間隙 Pに熱風が 集中することが無い。 熱風はパス全体に亘つて均一にストランド間を通 過するため、 上段パスから下段パスにかけての熱風の風速低下が抑制さ れる。
なお、 上記各耐炎化熱処理装置の説明においては各パスを複数のゾー ンに分割していない場合を例にして説明した。 図 4に示すように各パス
5 0 0を複数のゾーン （図 4の場合 5 1 0、 5 1 2の 2ゾーン） に分割 する場合は、 各ゾーン間隔 （図 4においては L ) 及びゾーンと側壁の間 隔 （図 4においては M、 N ) を 1 5 0 mm以下、 好ましくは 5 0 mm以 下、 より好ましくは 5〜 2 0 mmにするものである。
(第 2の形態）
以下、 図 5〜 9を参照して本発明を詳細に説明する。
図 5は本発明の耐炎化熱処理装置の一例を示す概略断面図で、 （A )は 正面斜視図、 （B ) は側面斜視図である。 図 6は同装置の平面断面図であ る。 図 7は図 5 ( B )中 Aで示す部分の拡大図である。 なお、 本例におい ては方向を示すのに、主に図 5 (A )を基準として、図 5の紙面前方を表、 紙面後方を裏、 紙面に向って左、 右、 上、 及び下などの表現を用いてい る。 図 5中、 1 0 2は耐炎化炉である。 図 5 (A)の耐炎化炉 1 0 2の表か ら裏に向って、即ち図 5 (B)の左から右へ向って、 1 04 aは表側外壁、 1 0 6 aは表側内壁、 1 0 6 bは裏側内壁、 及び 1 04 bは裏側外壁で ある。 これら各壁には、 表側外壁 1 04 aから表側内壁 1 0 6 aにかけ てスリット 1 0 8 aがパス数と同数形成されている。 また、 裏側外壁 1 0 bから裏側内壁 1 0 6 bにかけてスリッ ト 1 0 8 bがパス数と同数 形成されている。
耐炎化炉 1 0 2には、図 5 (A)の左から右へ順に、左外側壁 1 1 2 a、 左内側壁 1 4 a、 右内側壁 1 1 4 b、 及び右外側壁 1 1 2 bが設けられ ている。
耐炎化炉 1 0 2は、 図 5 (A)及び図 5 (B)に示すように、 上から下へ 順に、 上外壁 1 1 6 a、 上部通気板 1 1 8 a、 下部通気板 1 1 8 b、 及 び下外壁 1 1 6 bが設けられている。
上記表側内壁 1 0 6 a、 裏側内壁 1 0 6 b、 左内側壁 1 1 4 a、 右内 側壁 1 1 4 b、 上部通気板 1 1 8 a、 及び下部通気板 1 1 8 bで仕切ら れて熱処理室 1 2 0が形成されている。
上記熱処理室 1 2 0の上方 （表側外壁 1 0 4 a、 裏側外壁 1 0 4 b、 左内側壁 1 1 4 a、 右内側壁 1 1 4 b、 上外壁 1 1 6 a、 及び上部通気 板 1 1 8 aで囲まれた領域） には、 上方流路 1 2 2が形成されている。 上記熱処理室 1 2 0の下方 （表側外壁 1 0 4 a、 裏側外壁 1 04 b、 左内側壁 1 1 4 a、 右内側壁 1 1 4 b、 下外壁 1 1 6 b、 及び下部通気 板 1 1 8 bで囲まれた領域） には、 下方流路 1 24が形成されている。 上記熱処理室 1 2 0の表側半分 H (図 6) において、 左内側壁 1 1 4 aの外側には、 熱処理室の上方流路 1 2 2及び下方流路 1 24を連通す る熱風循環路 1 2 6 aが設けられている。右内側壁 1 1 4 bの外側には、 断熱空室 1 2 8 aが設けられている。 この熱処理室 1 2 0の裏側半分 I (図 6) は、 表側半分 Hとは対照的 に構成されている。 即ち、 右内側壁 1 1 4 bの外側には、 熱処理室の上 方流路 1 2 2及び下方流路 1 24を連通する熱風循環路 1 2 6 bが設け られ、左内側壁 1 14 aの外側は、断熱空室 1 2 8 bが形成されている。 図 5 (B) において、 1 3 0はポリアクリロニトリル系繊維ストラン ドである。 このストランド 1 3 0は、 表側外壁 1 04 aから表側内壁 1 0 6 aにかけて形成されたスリッ ト 1 0 8 a、 及び裏側外壁 1 0 4 bか ら裏側内壁 1 0 6 bにかけて形成されたスリッ ト 1 0 8 bを通って熱処 理室 1 2 0内に出入りする。 熱処理室 1 2 0内においてはストランド 1 3 0は水平に走行している。 ストランド 1 3 0は、 耐炎化炉 1 0 2の外 部に配設された所定組の折返しローラー 1 3 2 a、 1 3 2 bによって折 り返されて、 上から下に向って複数 （本図においては 5パス） のパスを 形成して熱処理室 1 2 0に供給されている。
更に、 各パスを構成して走行するストランドは、 走行方向に平行に複 数のゾーン （本図においては 2ゾーン） に分割されている。 各ゾーン間 の間隔 （図 6ではパスを形成して走行しているストランド 1 3 0の中央 部の間隔 R)、 及び熱処理室 2 0の内側壁 1 1 4 a、 1 1 4 bとストラン ドとの間の間隔 S、 Tは、 それぞれ 1 0 0 mm以上、 更に好ましくは 1 5 0〜 2 0 0 mmである。
本例においては、 これらの間隙: R、 間隙 S、 Tに、 それぞれ偏流防止 用板材 1 3 8 a、 1 3 8 b、 及び 1 3 8 cを設ける。 偏流防止用板材は 各パス毎に、 上から下まで全パス （本例にあっては 5パス） について設 けることが好ましい。 上記間隙 R、 S、 Tに偏流防止用板材を設けるこ とにより、 間隙 R、 S、 Tを塞ぎ、 前記ゾーンを形成して熱処理室内を 走行する繊維ストランドと偏流防止用板材との間隙、 又は繊維ストラン ドの走行方向に平行に前記繊維ストランドと側壁との間に挿入した偏流 防止板と繊維ストランドとの間隙を 1 5 0 mm以下、 好ましくは 5 0m m以下、 より好ましくは 5〜2 Ommに形成し、 熱風風速の均一化を図 るものである。
これら偏流防止用板材 1 3 8 a、 1 3 8 b, 及び 1 3 8 cとしては、 空気透過性が無い板材、 例えば無孔の平板を用いることができる。 しか し、 一のパス内 （水平面内） における熱風風速分布をより均一なものと するには、 上記偏流防止用板材 3 8 a、 3 8 b、 及び 3 8 cとしては、 パンチングプレート又は金網などの有孔の空気透過性の偏流防止用板材 がより好ましい。 この偏流防止用板材の開口率は、 6 0 %以下が好まし い。
この空気透過性の板材の孔径は 5 mm φ以上が好ましい。 孔径を 5 m πιφ以上にすることにより、 掃除しやすく、 ストランドの毛羽が詰りに くくなる。
本発明の耐炎化熱処理装置は、 各熱風循環路内部、 好ましくは熱風循 環路の上部及び Ζ又は下部に熱風循環手段を設けるものである。例えば、 図 5 (Α)に示すように、 熱処理室 1 2 0の上方流路 1 2 2と熱風循環路 1 2 6 aとの間、 及び熱処理室 1 2 0の下方流路 1 24と熱風循環路 2 6 aとの間に熱風循環手段 1 4 2 a、 1 42 cを設けることができる。 これら熱風循環手段 1 42 a、 1 42 c としては、 ファンやブロア一 等を用いることができる。 特に、 熱風吸込み口を 2個持つシロッコブロ ァ一が好ましい。
熱風循環手段 1 42 cにより熱処理室 1 2 0の下方流路 1 24から熱 風循環路 1 2 6 aに熱風を吸引回収し、 回収した熱風を熱風循環手段 1 4 2 aにより熱風循環路 1 2 6 aから熱処理室 1 2 0の上方流路 1 2 2 に向けて吹出す。
図 5、 6に示すように、 熱風循環路 1 2 6 a、 1 2 6 b中に、 これら 熱風循環路内を通過する熱風の風速を調節する通気抵抗部材 1 4 0 a、 1 4 0 bを設けることができる。
上記通気抵抗部材 1 4 0 a、 1 4 O bとしては、 ダンパー等を例示で きる。 これら通気抵抗部材 1 4 0 a、 1 4 0 bの通気抵抗 （例えばダン パーの開度） を調節することにより、 上記循環手段 1 4 2 cにより熱処 理室 1 2 0の下方流路 1 2 4から熱風循環路 1 2 6 a、 1 2 6 b (不図 示） に熱風を吸引回収する風速、 並びに、 熱風循環手段 1 4 2 aにより 熱風循環路 1 2 6 a、 1 2 6 b (不図示） から熱処理室 1 2 0の上方流 路 1 2 2に供給する風速を調節することができる。
以上述べたように、 循環手段 1 4 2 a、 1 4 2 cの出力や、 通気抵抗 部材 1 4 0 a、 1 4 0 bの通気抵抗を調節することにより、 すべてのパ スのストランドに適した熱風風速に調節することができる。
前記熱処理室 1 2 0の下端側には、 熱処理室 1 2 0の下端側全面に亘 り通気性部材 1 4 4を、 更にその下には下端側全面に亘り下部通気板 1 1 8 bを取付けることが好ましい。
通気性部材 1 4 4は、 開口率が 5 0 %以上の金網、 グレーチング等が 好ましい。
下部通気板 1 1 8 bは、 熱風流速を均一にすることを目的とするもの で、 整流効果の高いパンチンダボ一ド等が好ましい。
通気性部材 1 4 4は、 下部通気板 1 1 8 bの上方に 2 0 m m以上離し て設けることが好ましい。
通気性部材 1 4 4は、 耐炎化熱処理時に切断したストランドが落下し て下部通気板 1 1 8 bに堆積し、 下部通気板 1 1 8 bの通気口を塞ぐこ とを防止する。
通気性部材 1 4 4を設けていない場合は、 切れたストランドが下部通 気板 1 1 8 bに落下し堆積する。 この場合には、 下部通気板 1 1 8 bの 通気孔が塞がれ、 熱風の風速が部分的に低下する。 これにより耐炎化熱 処理中のストランドが蓄熱し発火する。 通気性部材 1 4 4を設けること は、 上記の蓄熱ゃ発火を防止するために有効である。
本発明の耐炎化熱処理装置においては、 上記のように熱処理室に出入 するストランドが通過する各内壁又は外壁に形成した少なくとも 1以上 のスリッ トから空気または加熱空気を熱処理室内に吹出して供給し、 又 は熱処理室外に吹出すことができる。
スリットから加熱空気を供給し、 又は吹出すことにより、 熱処理室内 の各パスを流れる加熱空気流速を調整し、 加熱空気温度を制御し、 パス 内の温度分布を最小に制御できる。
スリッ トから加熱空気を熱処理室内に供給する形態としては、 単にス リットを通して加熱空気を熱処理室に供給しても良い。 また、 スリット に沿って加熱空気を吹き出すノズルを設け、 このノズルから加熱空気を 供給しても良い。 ノズルから加熱空気を吹出すことによりスリッ トにェ ァ一力一テンが形成され、 これによりスリッ トの気密性が高まる。
また、 ノズルから吹出す加熱空気に随伴させて、 外部空気をスリッ ト を通して熱処理室内に供給することにより、 熱風風速を補うようにして も良い。
図 7に上記ノズルの一例を示す。 図 7において、 2 0 2は熱処理室壁 で、 2 0 4はその外壁、 2 0 6はその内壁である。 前記外壁 2 0 4から 内壁 2 0 6にかけて、 スリッ ト 2 0 8が形成され、 このスリット 2 0 8 を通してストランド 2 1 0が熱処理室に出入りする。 前記熱処理室壁 2 0 2内の、 前記スリット 2 0 8の上方及び下方には上部加熱空気ダクト 2 1 2、 下部加熱空気ダクト 2 1 4が設けられている。 前記ダクト 2 1 2、 2 1 4には、 これらダク トと連通する上部ノズル 2 1 6、 下部ノズ ル 2 1 8がそれぞれノズル先端を熱処理室内に向けて取付けてある。 前 記ダクト 2 1 2、 2 1 4に加熱空気を供給することにより、 上部ノズル 2 1 6、 下部ノズル 2 1 8から加熱空気が熱処理室内に吹出される。 上 部ノズル 2 1 6と下部ノズル 2 1 8のノズル取付け角度は、 ノズルから 吹出す加熱空気が互いに交差するように調節してある。 交差角度 6·は 6 0〜 1 2 0度が好ましい。
なお、 2 2 0、 2 2 2は風速調節板で、 これらの調節板の取付け位置 を上下することによりノズル 2 1 6、 2 1 8から吹出す加熱空気風速を 調節できる。
図 8、 9に本発明において使用できるノズルの他の例を示す。 図 8、 9において、 3 0 2、 4 0 2は熱処理室壁、 3 0 8、 4 0 8はスリッ ト である。 3 1 6、 4 1 6は上部ノズル、 3 1 8、 4 1 8は下部ノズルで ある。
ノズルは、 全てのスリットに取付けても良いが、 一部のスリッ トに取 付けても良い。
また、 ノズルは、 ノズル先端を熱処理室内に向けて取付ける以外に、 熱 処理室外方に向けて取付けても良い。 外方に向けて取付けたノズルの吹 出す空気に同伴させて、 熱処理室内を流れる熱風の一部を熱処理室内か ら外部に放出し、 これにより熱風風速を調節し、 更には外気が熱処理室 内に侵入することを防ぐことができる。
上記ノズル先端を熱処理室外方に向けたノズルは、 全スリッ ト個数に 対して 7 0 %に相当する個数の下部側スリッ トのうち、 少なくとも 1個 のスリットに取付けられていることが好ましい。 各スリット毎に設けら れたこれらのノズルから吹き出す風速を調節することにより、 熱風下流 側の最下段パスを通過する熱風風速を、 熱風上流側の最上段パスを通過 する熱風風速の 2 0 %以上、 更に好ましくは 3 0 %以上に維持できる。
また、 加熱空気を吹出すノズルを、 ストランドが熱処理室に入る側の スリッ トのみに設けても良い。 この場合、 ストランドが熱処理室に入る 側のスリット近傍の温度低下を有効に防止できる。
ノズルから吹出す加熱空気の温度は、 1 50〜 300 °Cが好ましい。 吹出し圧力は、 熱処理室 20内圧力よりも 1 0〜500 P a高いことが 望ましい。
上記耐炎化熱処理装置は、 ポリアクリロニトリル系繊維ストランドが 耐炎化炉から出入するスリツ 卜に、 熱風を熱処理室内に供給するノズル を設けたので、 スリットから外部に熱風が漏れるのを有効に防止すると 共に、 熱風をノズルから供給でき、 上段パスから下段パスにかけての熱 風の風速低下を抑制することができる。
実施例
実施例 1
図 4に示す耐炎化熱処理装置を製造した。 熱処理室の寸法は、 縦 1 5 m、 横 2m、 高さ 1. 2m、 上方流路高さ 0. 5m、 下方流路高さ 0. 3 mであった。 折返しローラ一を耐炎化炉の両方にそれぞれ 2箇ずつ設 けた。 熱風循環路内にシロッコファンを上下にそれぞれ設けた。
各ゾーン間及びゾーンと内側壁との間の間隙を 1 cmにした。 側壁に は電熱ヒーターを取付けた。
上記装置に、 ポリアクリロニトリル系繊維ストランド （l d t e x、 24000本 Zストランド） を供給した。 ストランド供給速度は 300 m_ h rで、 最上段パスに 1. lmZs e c、 260 °Cの熱風を供給し た。
側壁のヒーターに加える電力を制御することにより側壁温度と熱処理 室内平均温度との温度差を 5 °C以内に制御した。 これにより、 中間部パ ϋ 一 20— スを通過する熱風風速を最上段パスを通過する熱風風速の 7 0 %に保持 できた。
実施例 2
図 5に示す耐炎化熱処理装置を製造した。 熱処理室の寸法は、 縦 1 5 m、 横 2m、 高さ 1. 2m、 上方流路高さ 0. 5m、 下方流路高さ 0. 3 mであった。 折返しローラーを耐炎化炉の両方にそれぞれ 2箇ずつ設 けた。 熱風循環路内にシロッコファンを上下にそれぞれ設けた。
表側及び裏側壁にスリッ トをそれぞれ 5個ずつ形成した。 スリッ トに は、 図 7に示すノズルを取付けた。 加熱空気吹出し方向は熱処理室内に 向けた。
幅 1 5 c mの偏流防止用板材を、 各ゾーン間及びゾーンと内側壁との 間に配置した。 これにより間隙を 1 cmにした。
上記装置に、 ポリアクリロニトリル系繊維ストランド （l d t e x、 24000本/ストランド） を供給した。 ストランド供給速度は 300 mZh rであった。 最上段パスに 1. lm s e c, 2 60 °Cの熱風を 供給した。
各ノズルに 260 の加熱空気を 1 0 mZ s e cで供給した。 これに より、 最下部パスを通過する熱風風速を最上段パスを通過する熱風風速 の 80 %に保持できた。

Claims

請求の範囲
1 . 折返して水平走行する繊維ストランドが出入りする複数のスリ ッ トを備えると共に前記繊維ストランドの上方から垂直に熱風を送り繊 維ストランドを耐炎化する熱処理室と前記熱処理室に熱風を供給する手 段とを備えてなる耐炎化炉と、 前記耐炎化炉の両外側に備えられた複数 の折返しローラ一であって前記複数のスリッ トから出入する繊維ストラ ンドを折返して耐炎化炉に戻す折返し口一ラーとを具備する耐炎化熱処 理装置において、
前記熱処理室内を走行する繊維ス卜ランドの走行方向と平行な熱処理 室側壁と繊維ストランドとの間隙、 又は繊維ストランドの走行方向に平 行に前記繊維ストランドと側壁との間に挿入した偏流防止板と繊維スト ランドとの間隙を 1 5 O mm以下に形成してなる耐炎化熱処理装置。
2 . 偏流防止板が空気透過孔を有する請求項 1に記載の耐炎化熱処 理装置。
3 . 耐炎化炉が、 上方から下方に熱風が流通する熱処理室と、 熱処 理室の上方に形成された上方流路と、 熱処理室の下方に形成された下方 流路と、 前記上方及び下方流路とを連通する熱風循環路とからなる請求 項 1に記載の耐炎化熱処理装置。
4 . 熱風循環路中に通気抵抗部材を設けた請求項 3に記載の耐炎化 熱処理装置。
5 . 熱風循環路内の上部、 及び下部に熱風循環手段を設けた請求項 3に記載の耐炎化熱処理装置。
6 . 熱風循環手段がファン又はブロア一である請求項 5に記載の耐 炎化熱処理装置。
7 . ブロア一が熱風吸込み口を二つ持つシロッコブロア一である請 求項 6に記載の耐炎化熱処理装置。
8 . 開口率が 5 0 %以上の通気性部材を、 熱処理室の下端に備えら れた下部通気板から上方に 2 0 mm以上離して設けた請求項 1に記載の 耐炎化熱処理装置。
9 . 折返して水平走行する繊維ストランドが出入りする複数のスリ ッ トを備えると共に前記繊維ストランドの上方から垂直に熱風を送り繊 維ストランドを耐炎化する熱処理室と、 前記熱処理室に熱風を供給する 手段とを備えてなる耐炎化炉と ； 前記耐炎化炉の両外側に備えられた複 数の折返しローラーであって前記複数のスリッ トから出入する繊維スト ランドを折返して耐炎化炉に戻す折返しローラーとを具備する耐炎化熱 処理装置において、
前記熱処理室内を走行する繊維ストランドの走行方向と平行な側壁と 繊維ストランドとの間隙、 又は繊維ストランドの走行方向に平行に前記 繊維ストランドと側壁との間に挿入した偏流防止板と繊維ストランドと の間隙を 1 5 O mm以下に形成すると共に前記側壁又はスリツ トに加熱 手段を設けてなる耐炎化熱処理装置。
1 0 . 加熱手段が熱処理室の側壁の外側に形成した熱風通路である 請求項 9に記載の耐炎化熱処理装置。
1 1 . 加熱手段が熱処理室の側壁に形成したヒーターである請求項 9に記載の耐炎化熱処理装置。
1 2 . 加熱手段が、 複数のスリッ トの全部若しくは一部に設けた加 熱空気を熱処理室内に供給するノズルである請求項 9に記載の耐炎化熱 処理装置。
1 3 . 加熱空気の温度が、 熱処理室温度よりも高い温度である請求 項 1 2に記載の耐炎化熱処理装置。
1 4 . ノズルが、 ノズルから吹出す加熱空気によりノズル周辺の空 気を随伴させて熱処理室内に供給する機構を備えた請求項 1 2に記載の 耐炎化熱処理装置。
1 5 . ノズルを、 繊維ストランドが熱処理室内に入る側のスリッ ト のみに設ける請求項 1 2に記載の耐炎化熱処理装置。
1 6 . 全スリツト個数に対して 7 0 %に相当する個数の下部側のス リットの内、 少なくとも 1個のスリットが、 空気吹出し方向を熱処理室 の外方に向けたノズルを有する請求項 1 2に記載の耐炎化熱処理装置。
1 7 . 折返して水平走行する繊維ストランドの出入りするスリッ ト を備えると共に前記繊維ストランドの上方から垂直に熱風を送り繊維ス トランドを耐炎化する熱処理室と、 前記熱処理室に熱風を供給する手段 とを備えてなる耐炎化炉と ； 前記耐炎化炉の両側に備えられた複数の折 返しローラーであって前記複数のスリッ トを出入する繊維ストランドを 折返して耐炎化炉に戻す折返しローラーとを具備する耐炎化熱処理装置 であって、 前記熱処理室内を走行する繊維ストランドの走行方向と平行 な熱処理室側壁と繊維ストランドとの間隙、 又は繊維ストランドの走行 方向に平行に前記繊維ストランドと側壁との間に挿入した偏流防止板と 繊維ストランドとの間隙を 1 5 O m m以下に形成すると共に、 前記複数 のスリットに耐炎化炉内方向に向って加熱空気を吹き出すノズルを取付 けた耐炎化熱処理装置の運転方法において、
前記ノズルから供給する風速を調節することにより、 最上部以外の繊維 ストランドを通過する熱風風速を、 最上部の繊維ストランドを通過する 熱風風速の 2 0 %以上に維持する耐炎化熱処理装置の運転方法。
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