(57)【要約】【課題】炭素繊維前駆体のトウの端部の耐炎化処理時に蓄熱による糸切れを起こすことなく、短時間で安定的にトウの端部を耐炎化することができる耐炎化処理方法を提供する。【解決手段】炭素繊維前駆体のトウ１，２の単位繊度当りのトウ幅を２．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以上かつ５．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以下の範囲とし、前記トウの単位繊度当りの張力が２．０ｍＮ／ｔｅｘ以上かつ２５．０ｍＮ／ｔｅｘ以下の範囲となる張力Ｆを付与しつつ、風速が１．０ｍ／ｓ以上かつ４．０ｍ／ｓ以下の範囲の熱風により２３０℃以上の温度で前記炭素繊維前駆体を耐炎化処理することを特徴とする。【選択図】図１
2008150733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維前駆体であるトウの単位繊度当りのトウ幅を２．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以上かつ５．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以下の範囲とし、前記トウの単位繊度当りの張力が２．０ｍＮ／ｔｅｘ以上かつ２５．０ｍＮ／ｔｅｘ以下の範囲となる張力を付与しつつ、風速が１．０ｍ／ｓ以上かつ４．０ｍ／ｓ以下の範囲の熱風により２３０℃以上の温度で前記炭素繊維前駆体を耐炎化処理することを特徴とする耐炎化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭素繊維前駆体の耐炎化処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、耐炎化処理および炭素化処理を連続して効率よく行うために、複数の炭素繊維前駆体であるトウの終端と始端とを接続して連続した一条のトウを得る工程が知られている。また、この糸継ぎ工程の前工程として、炭素繊維前駆体のトウの端部を耐炎化する工程が知られている。この端部の耐炎化工程は、トウの接合部が後の耐炎化工程で蓄熱による糸切れを起こすことを防止するものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７０６７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の炭素繊維前駆体であるトウの端部の耐炎化処理方法では、例えば炭素繊維等の導糸をトウの端部に接合し、導糸を牽引することによって耐炎化炉内にトウの端部を導入して加熱し耐炎化するが、この時、トウが熱によって収縮・撚り等を起こし、蓄熱して糸切れを起こすという課題がある。このような炭素繊維前駆体のトウの蓄熱による糸切れは、トウを炉内に導入する際に、炉内温度を低下させることで防止できるが、炉内温度を低下させた場合、再び耐炎化が可能な温度まで昇温させる必要があるため、耐炎化処理に長時間を要するという課題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、炭素繊維前駆体であるトウの端部の耐炎化処理時に蓄熱による糸切れを起こすことなく、短時間で安定的にトウの端部を耐炎化することができる耐炎化処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、この発明は、炭素繊維前駆体であるトウの単位繊度当りのトウ幅を２．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以上かつ５．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以下の範囲とし、前記トウの単位繊度当りの張力が２．０ｍＮ／ｔｅｘ以上かつ２５．０ｍＮ／ｔｅｘ以下の範囲となる張力を付与しつつ、風速が１．０ｍ／ｓ以上かつ４．０ｍ／ｓ以下の範囲の熱風により２３０℃以上の温度で前記炭素繊維前駆体を耐炎化処理することを特徴とする。
このように耐炎化処理することで、炭素繊維前駆体トウの形態を制限し耐炎化炉挿入時にトウが過剰に蓄熱されることを防止することができる。また、付与された張力によってトウの収縮・撚り等が防止され、トウの過剰な蓄熱を防止することができる。また、加熱時に過剰な張力によってトウが張力切れを起こすことを防止できる。また、熱風が炉内を上記の風速で循環することで、トウが適度に除熱され過剰に蓄熱されることを防止できる。また、炉内を２３０℃以上の高温にすることで炭素繊維前駆体トウを連続的かつ効率的に耐炎化処理することができる。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、炭素繊維前駆体の過剰な蓄熱による糸切れおよび過剰な張力による破断を防止し、炉内温度を高温に保ったまま効率よく耐炎化処理をすることができるので、短時間で安定的に炭素繊維前駆体糸条の端部を耐炎化処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、この発明の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２に示すのは、例えば、アクリル繊維等の炭素繊維前駆体であるトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを同時に複数耐炎化処理する端部耐炎化処理装置１００である。各トウの端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの耐炎化処理は、糸継ぎ工程の前工程として行われ、接合した一条のトウの接合部が耐炎化処理時に蓄熱による糸切れを起こすことを防止し、炭素繊維前駆体の耐炎化処理、炭素化処理を連続的に行うことを目的とするものである。ここで、糸継ぎ工程とは、トウ１の終端部１ｂと別のトウ２の始端部２ａ、別のトウ２の終端部２ｂとさらに別のトウの始端部というように、トウの端部を繰り返し接合し、炭素繊維を連続的に製造することができる一条の連続した長さのトウを得る工程である。
【０００８】
端部耐炎化処理装置１００は、断面矩形状の端部耐炎化炉３を備えている。端部耐炎化炉３の高温部は、例えば、鉄やステンレス等の構造材料によって形成されている。端部耐炎化炉３には、炉内に炭素繊維前駆体であるトウ１，２を引き込むためのトウ入口４と、トウ入口４に対向してトウ１，２を炉外に引き出すためのトウ出口５が設けられている。また、端部耐炎化炉３は図示しない熱風循環装置を備えている。熱風循環装置には、ヒーター、ファン、温度検出器、温度／ファン回転速度制御装置等が備えられ、炉内を循環する熱風の風速および温度を任意に設定することができる。
【０００９】
端部耐炎化炉３は上部７および下部８によって構成され、上部７と下部８は端部耐炎化炉３の背面に設けられたヒンジ部９，９を介し、図３にも示すように、矢印Ａ方向に開閉可能に設けられている。また、開閉時の安全のため、上部７と下部８との開閉量を制限するワイヤー（不図示）が設けられている。また、端部耐炎化炉３は底部に車輪等の移動手段６，６を備え、前後（矢印Ｂ方向）に移動可能となっている。
【００１０】
炭素繊維前駆体であるトウ１，２は、例えば、箱１１，１２の中に折り畳まれ積層された状態で供給される。トウ１，２が収容された箱１１，１２の上部には、箱の中に収容されたトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを巻き掛けるローラ１３，１４が、図１において回転軸を紙面に略垂直に回転自在に設けられている。箱１１，１２上に設けられた各ローラ１３，１４から右方向に離間して、ローラ１５が箱上のローラ１３，１４と回転軸を略平行にした状態で設けられている。
【００１１】
ローラ１５の右側で各トウ１，２の幅方向両側には、図２に示すように、トウ幅規制プレート１６が各トウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂと略平行に台座１７上に設けられている。トウ幅規制プレート１６は、台座１７上をトウの幅方向にスライド可能に設けられ、例えばボルト等の締結具により台座１７に固定することで、各プレート間の間隔Ｄを自在に設定することができる。
【００１２】
トウ幅規制プレート１６の右側には、トウ１，２を台座１７との間で上下方向から挟み込んで固定するクランプ２１が設けられている。クランプ２１はネジ等により上下に移動可能で台座１７に固定されている。クランプ２１の右側には端部耐炎化炉３のトウ入口４の位置に対応させてガイドローラ２２が、図１において回転軸を紙面に略垂直に回転自在に設けられている。同様に、端部耐炎化炉３のトウ出口５の外側にも、トウ出口５の位置に対応させてガイドローラ２３が設けられている。
【００１３】
次に、この実施形態の作用について説明する。
図１、図２に示すように、複数の箱１１，１２の中に折り畳まれ積層された状態で供給された炭素繊維前駆体であるトウ１，２の各始端部１ａ，２ａおよび各終端部１ｂ，２ｂを、各箱１１，１２の上部の各ローラ１３，１４にそれぞれ掛け渡し、箱１１，１２の右側に配置されたローラ１５に上側からそれぞれ掛け渡す。さらに各トウの始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂをトウ幅規制プレート１６の間を通し、上下に開いた状態のクランプ２１と台座１７との間を通過させる。
【００１４】
このとき、各トウ幅規制プレート１６の間隔Ｄは炭素繊維前駆体であるトウ１，２の繊度に応じて、トウ１，２の単位繊度当りの幅が２．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以上かつ５．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘ以下の範囲を満たすように設定しておく。これにより、トウ１，２が必要以上に厚くなることを防止し、耐炎化処理される炭素繊維前駆体であるトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂの断面の形態を規定することができる。
【００１５】
各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂをクランプ２１と台座１７の間を通過させた後、二つのガイドローラ２２，２３の間に掛け渡し、クランプ２１を閉じてトウ１，２を挟持し固定した状態で、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂの末端に錘２４を固定する。これにより、トウ１，２に張力Ｆが負荷される。このとき、図２に示すように、端部耐炎化炉３は後側（図において上側）にずらした位置に移動させておく。また、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂの末端に固定する錘２４の重量は、トウの繊度に応じて、単位繊度当りの張力が２．０ｍＮ／ｔｅｘ以上かつ２５．０ｍＮ／ｔｅｘ以下の範囲となるように決定する。これにより、トウ１，２に負荷される単位繊度当りの張力を規定することができる。
【００１６】
次に、図１〜図３に示すように、端部耐炎化炉３の上部７を背面に設けられたヒンジ部９，９を介して上側に開き、各トウの始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂが炉内の所定の位置に収まるまで端部耐炎化炉３を矢印Ｂ方向（図においては下側）へ移動させる。そして、上部７を閉じることで、各トウの始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂが炉内に収容された状態となる。
端部耐炎化炉３内にセットされた各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂは、炉内で、熱風循環装置により風速が１．０ｍ／ｓ以上かつ４．０ｍ／ｓ以下の範囲となるように熱風が循環され、炉内温度が２３０℃以上となった状態で加熱される。これにより、炉内に固定された各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂが耐炎化される。
【００１７】
このとき、端部耐炎化炉３挿入時の炭素繊維前駆体であるトウ１，２の形態を単位繊度当りのトウ幅によって上記のように規定することで、トウ１，２が必要以上に厚くなることを防止し、トウ１，２が過剰に蓄熱されることを防止することができる。また、単位繊度当りの張力を上記の範囲とする張力Ｆを付与することで、トウ１，２の収縮・撚り等が防止され、トウ１，２の過剰な蓄熱を防止することができる。同時に、過剰な張力Ｆによってトウ１，２が張力切れを起こすことを防止できる。また、熱風を炉内に上記の風速の範囲で循環させることで、トウ１，２が適度に除熱され、過剰に蓄熱されることを防止できる。さらに、炉内を２３０℃以上の高温にすることで炭素繊維前駆体のトウ１，２を連続的かつ効率的に耐炎化処理することができる。
【００１８】
したがって、この実施形態によれば、単位繊度当りのトウ幅、加熱時に付与する単位繊度当りの張力、炉内の熱風の風速および炉内の最低温度を上述の範囲に規定した状態で加熱することで、炭素繊維前駆体のトウの過剰な蓄熱による糸切れおよび過剰な張力Ｆによる破断を防止し、炉内温度を高温に保ったまま、効率よく耐炎化処理をすることができるので、短時間で安定的に炭素繊維前駆体のトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを耐炎化処理することができる。
【００１９】
また、端部耐炎化炉３の上部７を開閉可能で、かつ端部耐炎化炉３を前後に移動可能な構成としたことで、トウ１，２をトウ入口４から挿入しトウ出口５から引き出す場合と比較して、トウ１，２のセットを容易にすることができる。
加えて、トウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの耐炎化処理後に端部耐炎化炉３の上部７を開き、端部耐炎化炉３を後方に移動させることで、トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを容易に炉外に取り出すことができる。また、加熱された部位に触れることなくトウ１，２の取り出し作業をすることが可能であるので、作業の安全性を向上させることができる。
さらに、トウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを炉内に挿入する際に導糸を用いる必要がないので、作業を容易にし、トウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの耐炎化工程の生産性を向上させることができる。
【００２０】
次に、この発明の第二の実施形態について、図１および図２を援用し、図４および図５を用いて説明する。
図４に示す端部耐炎化炉３ａは、上下に開閉可能ではなく一体的に設けられ、底部の移動手段も設けられていない。また、炉内に炭素繊維前駆体のトウ１，２と共に、トウ１，２を固定する治具２５を挿入してトウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを耐炎化処理するものである。その他の構成は第一の実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００２１】
図４、図５に示すように、トウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを端部耐炎化炉３ａ内部で固定する治具２５は枠状に形成された治具フレーム２６を備えている。治具フレーム２６の上側の左右両側には、断面矩形状で短冊状の押さえ板２７，２７が治具フレーム２６の左右のフレームの形状に対応して設けられている。押さえ板２７，２７は、例えばネジ等の締結具によって治具フレーム２６に固定することができる。また、治具フレーム２６の下部にはレール状のガイドレール２８が、ガイドレール２８上を治具フレーム２６が左右にスライド可能に設けられている。また、治具フレーム２６の左右両側には、トウ１，２の幅を調整するトウ幅調整プレート２９，２９が設けられている。トウ幅調整プレート２９，２９は板状で上部にトウ１，２が通過する切欠き部３０が形成され、トウ１，２の通過方向に略直角に交差するように、ネジ等の締結具によって治具フレーム２６に固定される。また、トウ幅調整プレート２９の切欠き部３０の寸法は、トウ幅規制プレート１６の間隔Ｄによって規定したトウ幅を維持することができるように設定されている。
【００２２】
次にこの実施形態の作用について説明する。
図１に示すように、第一の実施形態と同様に各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂをトウ幅規制プレート１６およびクランプ２１の間を通過させた後、さらに図４、図５に示す治具２５の押さえ板２７と治具フレーム２６との間を通過させる。このとき、トウ幅規制プレート１６によって第一の実施形態と同様に規定したトウ幅をトウ幅調整プレート２９の切欠き部３０によって維持、調整することができる。
そして、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを治具２５の右側の端部から一定の長さ、すなわち、ガイドローラ２２，２３にトウ１，２を掛け渡して錘２４を固定することができるだけの長さを引き出した後、トウ１，２に繊度に応じて、単位繊度当りの張力が２．０ｍＮ／ｔｅｘ以上かつ２５．０ｍＮ／ｔｅｘ以下の範囲を満たすように張力を与えて緊張させた状態で治具２５の両側の押さえ板２７，２７によってトウ１，２を固定する。
【００２３】
さらに、治具２５の右側の端部から引き出したトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを治具フレーム２６の上側に折り返すようにして載せ、端部耐炎化炉３ａのトウ入口４ａから炉内に治具フレーム２６と共にトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを挿入する。このとき、治具２５のガイドレール２８を端部耐炎化炉３ａの炉内の治具２５の挿入位置に合わせて予め固定しておくことで、ガイドレール２８上に治具フレーム２６をスライドさせつつ治具フレーム２６を容易に炉内に挿入することができる。
治具フレーム２６を炉内に挿入し、治具フレーム２６の端部をトウ入口４ａおよびトウ出口５ａから露出させた後、治具フレーム２６の上側に折り返したトウ１，２をトウ出口５ａより炉外に引き出してガイドローラ２３に上側から巻き掛ける。
【００２４】
次いで、クランプ２１を閉じてトウ１，２を挟持し固定した状態で、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂの末端に錘２４を固定する。このとき、第一の実施形態と同様に、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂの末端に固定する錘２４の重量は、トウ１，２の繊度に応じて、単位繊度当りの張力が２．０ｍＮ／ｔｅｘ以上かつ２５．０ｍＮ／ｔｅｘ以下の範囲を満たすように決定する。これにより、単位繊度当りの張力を規定することができる。
【００２５】
そして、治具２５の押さえ板２７，２７を外し、治具２５に固定され耐炎化されるトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂに張力Ｆを負荷して上記の単位繊度当りの張力が付与された状態にする。次いで、トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂは端部耐炎化炉３ａ内で、熱風循環装置により風速が１．０ｍ／ｓ以上かつ４．０ｍ／ｓ以下の範囲となるように熱風が循環され、炉内温度が２３０℃以上となった状態で加熱される。これにより、炉内に固定された各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂが耐炎化される。
【００２６】
このとき、第一の実施形態と同様にトウ幅規制プレート１６およびトウ幅調整プレート２９によって炭素繊維前駆体のトウ１，２の形態を規定することで、端部耐炎化炉３ａ挿入時にトウ１，２が過剰に蓄熱されることを防止することができる。また、単位繊度当りの張力を第一の実施形態と同様の範囲に規定して張力Ｆを付与し、治具２５の押さえ板２７，２７の間にトウ１，２を固定して端部耐炎化炉３ａ内に挿入することで、トウ１，２の収縮・撚り等が防止され、トウ１，２の過剰な蓄熱を防止することができる。同時に、過剰な張力Ｆによってトウ１，２が張力切れを起こすことを防止できる。また、熱風を第一の実施形態と同様に循環させることで、トウ１，２が適度に除熱され過剰に蓄熱されることを防止できる。さらに、炉内を２３０℃以上の高温にすることで、第一の実施形態と同様に、炭素繊維前駆体のトウ１，２を連続的かつ効率的に耐炎化処理することができる。
【００２７】
したがって、この実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、端部耐炎化炉３ａを開閉する必要がないので、第一の実施形態と比較して端部耐炎化炉３ａの製作が容易となる。
また、トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂの耐炎化処理が終了した後は、治具フレーム２６に押さえ板２７，２７によってトウ１，２を治具２５に固定した状態のまま、治具２５を炉外に取り出すことができる。したがって、第一の実施形態と同様に、トウ１，２の端部を炉内に挿入、取り出しする際に導糸を用いる必要がないので、作業を容易にし、トウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの耐炎化工程の生産性を向上させることができる。
【００２８】
次に、この発明の第三の実施形態について、図１、図２、および図５を援用し、図６を用いて説明する。
図６に示すように、この実施形態に係る治具２５ａはトウ１，２に張力Ｆを付与するための錘２４の代わりに、右側の端部の固定部３１と治具フレーム２６ａとの間に弾性部３２を備えている。その他の構成は第二の実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００２９】
治具フレーム２６ａの右側の端部には、弾性部３２のシャフト３３を差し込む穴３４が設けられ、この穴３４にシャフト３３の一端が入出自在に差し込まれている。シャフト３３の周囲には例えばバネ３５等の弾性体が設けられ、シャフト３３の他端にはトウ１，２の端部１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを挟持するための下側固定部２６ｂが固定されている。下側固定部２６ｂの上側には第二の実施形態と同様の押さえ板２７が、例えばネジ等の締結具によって下側固定部２６ｂに固定することができるように設けられている。
【００３０】
次にこの実施形態の作用について説明する。
治具２５ａの左側の押さえ板２７を固定した後、弾性部３２のバネ３５を圧縮した状態で右側の端部の押さえ板２７を固定することで、トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂにバネ３５の弾性力によって張力Ｆを付与することができる。また、バネ３５の圧縮量を調整することで、トウ１，２の単位繊度当りの張力を２．０ｍＮ／ｔｅｘ以上かつ２５．０ｍＮ／ｔｅｘ以下の範囲を満たすように決定することができる。
【００３１】
また、第一、第二の実施形態と同様にトウ幅規制プレート１６およびトウ幅調整プレート２９によって炭素繊維前駆体のトウ１，２の形態を制限することで、端部耐炎化炉３ａ挿入時にトウ１，２が過剰に蓄熱されることを防止することができ、単位繊度当りの張力を第一、第二の実施形態と同様の範囲に規定して張力Ｆを付与することで、トウ１，２の収縮・撚り等が制限され、トウ１，２の過剰な蓄熱を防止することができる。同時に、過剰な張力Ｆによってトウ１，２が張力切れを起こすことを防止できる。また、熱風を第一、第二の実施形態と同様に炉内に循環させることで、トウ１，２が適度に除熱され、過剰に蓄熱されることを防止できる。さらに、炉内を２３０℃以上の高温にすることで、第一、第二の実施形態と同様に、炭素繊維前駆体のトウ１，２を連続的かつ効率的に耐炎化処理することができる。
【００３２】
したがって、この実施形態によれば、第一、第二の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂに錘２４を固定する必要がないため、装置をコンパクトにすることができ、端部耐炎化の工程を容易にすることができる。
【００３３】
次に、この発明の第四の実施形態について、図１、図２を援用し、図７を用いて説明する。
図７に示すように、端部耐炎化炉３ｂは横型ではなく、上側の天板の略中央部にトウ入口４ｂが形成され、下側の底板の略中央部にトウ入口４ｂに対向してトウ出口５ｂが形成された縦型の端部耐炎化炉３ｂである。その他の構成は第一の実施形態と同様であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
【００３４】
トウ入口４ｂの上部には、ニップローラ３７がトウ入口４ｂに対応して設けられている。ニップローラ３７は上側ローラ３８と下側ローラ３９により構成され、上側ローラ３８は上下に移動可能に設けられ、さらに上側ローラ３８の回転軸は図示しないモータ等の動力源に接続され、自在に回転可能となっている。
【００３５】
次にこの実施形態の作用について説明する。
第一の実施形態と同様に、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａと終端部１ｂ，２ｂをトウ幅規制プレート１６の間を通したのち、ニップローラ３７の上側ローラ３８，下側ローラ３９の間を通し、上側ローラ３８を下方向に移動させてトウ１，２を挟持し固定する。この状態で各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂに錘２４を固定し、ニップローラ３７の上側ローラ３８を回転させて錘２４を下方向に降ろしていく。このとき、錘２４の重量は第一の実施形態と同様に決定する。また、錘２４にガイドワイヤー（不図示）を接続し、ガイドワイヤーをトウ出口５ｂから炉外に出した状態で固定し、錘２４をガイドワイヤーに沿って降ろしていくことで、炉内での錘２４の揺れを防止することができる。
【００３６】
錘２４が端部耐炎化炉３ｂのトウ入口４ｂから炉内に挿入され、炉内を通ってトウ出口５ｂから炉外に送出されたら、ニップローラ３７の上側ローラ３８の回転を停止し、クランプ２１を閉じてクランプ２１間でトウ１，２を挟持し固定する。この状態で、各トウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを、熱風循環装置により風速が１．０ｍ／ｓ以上かつ４．０ｍ／ｓ以下の範囲となるように熱風を循環させ、２３０℃以上の温度まで昇温した端部耐炎化炉３ｂの炉内で加熱することで耐炎化する。
【００３７】
このとき、第一の実施形態と同様にトウ幅規制プレート１６によって炭素繊維前駆体のトウ１，２の形態を制限することで、端部耐炎化炉３ｂ挿入時にトウ１，２が過剰に蓄熱されることを防止することができる。また、単位繊度当りの張力を第一の実施形態と同様の範囲に規定して張力Ｆを付与することで、トウ１，２の収縮・撚り等が防止され、トウ１，２の過剰な蓄熱を防止することができる。同時に、過剰な張力Ｆによってトウ１，２が張力切れを起こすことを防止できる。また、熱風を第一の実施形態と同様に循環させることで、トウ１，２が適度に除熱され過剰に蓄熱されることを防止できる。さらに、炉内を２３０℃以上の高温にすることで、第一の実施形態と同様に、炭素繊維前駆体のトウ１，２を連続的かつ効率的に耐炎化処理することができる。
【００３８】
したがって、この実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果が得られるだけでなく、縦型の端部耐炎化炉３ｂを用いることで、端部耐炎化炉３ｂの設置面積を小さくすることができる。また、縦型炉を用いることで、ガイドローラ２２，２３を省略することができるので、装置を簡略化し、生産効率を向上させることができる。また、縦型炉でも、炉内を循環する熱風の風向きを、従来の横型炉と同様にトウに対して自由に設定することができる。
【００３９】
また、トウ１，２の耐炎化処理の終了後は、クランプを開放し、上側のニップローラ３８を回転させ、錘２４を巻き上げ、錘２４がトウ１，２入口から炉外に引き出されたところでニップローラ３８の回転を止め、錘２４を取り外し、ニップローラ３７の上側ローラ３８を上側に移動させ、ニップローラ３８，３９間に挟持されていたトウ１，２を回収することができる。
したがって、第一の実施形態と比較して、耐炎化されたトウ１，２の始端部１ａ，２ａおよび終端部１ｂ，２ｂを容易に回収することができる。
【００４０】
尚、この発明は上述した実施形態に限られるものではなく、上述したトウの断面の形態、トウの加熱時の張力、炉内の熱風の風速、炉内の加熱温度を実現できる装置であればよい。また、クランプのトウを挟持する部分にトウ幅を規制する溝等のトウ幅規制手段を設けてもよい。また、ガイドローラの表面にトウ幅を規制する溝を形成してもよい。また、弾性部は圧縮バネを用いたものに限られず、弾性体を用いるものであればよい。例えば、弾性部の圧縮バネの代わりに定荷重バネを用いることで、より安定した張力Ｆを負荷することができる。また、炭素繊維前駆体のトウは集合トウであってもよい。
【実施例１】
【００４１】
次に、この発明の実施例を具体的に示して詳細に説明する。
まず、単糸繊度１．０ｄｔｅｘ／フィラメント、フィラメント数６００００のアクリル繊維（小トウ）を三本集合させた集合トウ（フィラメント数１８００００）である炭素繊維前駆体の端部を繊度６０００ｔｅｘの小トウに分割した。
そして、上述の端部耐炎化処理装置によって、各小トウのトウの幅を３０ｍｍに規定した。このとき、各小トウの単位繊度当りのトウ幅は５．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘである。
【００４２】
さらに上述の端部耐炎化処理装置によって、単位繊度当りの張力が６．５ｍＮ／ｔｅｘとなるように、３９Ｎの荷重を各小トウに付与した。
次いで、端部耐炎化炉の上部を開き、所定の位置に移動させて炭素繊維前駆体の始端部および終端部を炉内の所定の位置にセットした後、上部を閉じ、２５０℃の熱風が２ｍ／ｓの風速で循環する炉内で加熱し、密度１．４０ｇ／ｃｍ３の耐炎化されたトウを得た。
【００４３】
上述のトウの断面形態、トウの加熱時の張力、炉内の熱風の風速、炉内の加熱温度の条件にて耐炎化処理を行った結果、フィラメント同士の融着やトウの焼き切れ等が発生することなく箱に収納されている炭素繊維前駆体の端部を耐炎化処理することができた。また、このとき、炭素繊維前駆体の耐炎化に要した時間は４７分であった。
【００４４】
（比較例１）
炭素繊維前駆体のトウは上述の実施例１と同様のものを使用し、各小トウのトウの幅を３０ｍｍに規定し、単位繊度当りのトウ幅を５．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘとした。しかし、端部耐炎化炉にトウを導入する際に、上述の端部耐炎化装置を使用せず、炉内で燃えない糸、例えば炭素繊維等の導糸をトウに接続し、導糸を牽引することによって炉内にトウを導入した。
このとき、導糸を牽引する速度の変動により、トウに付与された単位繊度当りの張力が１．５〜５．０ｍＮ／ｔｅｘの範囲で変動した。
その結果、熱によるトウの収縮や撚り等が入り、トウの厚さが増加する部分で蓄熱され焼き切れが発生し、耐炎化処理することが出来なかった。このとき、炉内の温度は２５０℃であった。
【００４５】
（比較例２）
炭素繊維前駆体のトウは上述の実施例１と同様のものを使用し、各小トウのトウの幅を３０ｍｍとして単位繊度当りのトウ幅を５．０×１０−３ｍｍ／ｔｅｘとした。しかし、上述の端部耐炎化装置を使用せず、比較例１と同様に不燃の導糸をトウに接続し、導糸を牽引することによって炉内にトウを導入した。このとき、トウの焼き切れを防止するために、端部耐炎化炉の炉内温度を１００℃まで低下させた。
トウを炉内に挿入した後、実施例１と同様に３９Ｎの荷重をトウに付与して単位繊度当りの張力を６．５ｍＮ／ｔｅｘとし、２５０℃の熱風が２ｍ／ｓの風速で循環する炉内で加熱し、密度１．４０ｇ／ｃｍ３の耐炎化されたトウを得た。
その結果、炭素繊維前駆体の端部を耐炎化処理することができたが、トウの挿入時に炉内温度を低下させたため、耐炎化に要した時間は実施例１よりも４０分増加した。
【００４６】
（比較例３）
炭素繊維前駆体のトウは上述の実施例１と同様のものを使用し、各小トウのトウ幅を１０ｍｍに規定した以外は、実施例１と同じ条件でトウの耐炎化処理を行った。このとき、各小トウの単位繊度当りのトウ幅は１．７×１０−３ｍｍ／ｔｅｘである。
その結果、トウの厚さが厚くなっているために、除熱しきれず蓄熱されて焼き切れを起こし、トウを耐炎化処理することができなかった。
【００４７】
（比較例４）
トウに付与する荷重を９Ｎとした以外は、実施例１と同じ条件でトウの耐炎化処理を行った。このとき、単位繊度当りの張力は１．５ｍＮ／ｔｅｘである。
その結果、トウが熱により収縮して厚さが増加し、蓄熱されて焼き切れを起こし、トウを耐炎化処理することができなかった。
【００４８】
（比較例５）
トウに付与する荷重を１８０Ｎとした以外は、実施例１と同じ条件でトウの耐炎化処理を行った。このとき、単位繊度当りの張力は３０ｍＮ／ｔｅｘである。
その結果、トウが張力切れを起こし、トウを耐炎化処理することができなかった。
【００４９】
（比較例６）
端部耐炎化炉の炉内を循環する熱風の風速を０．７ｍ／ｓとした以外は、実施例１と同じ条件でトウの耐炎化処理を行った。
その結果、トウの耐炎化反応熱により除熱し難くなり焼き切れを起こし、トウを耐炎化処理することができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一の実施形態における端部耐炎化装置の全体構成の概略断面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態における端部耐炎化装置の全体構成の概略平面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における端部耐炎化炉の概略斜視図である。
【図４】本発明の第二の実施形態における端部耐炎化炉の概略断面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態における治具の概略分解図である。
【図６】本発明の第三の実施形態における端部耐炎化炉の概略断面図である。
【図７】本発明の第四の実施形態における端部耐炎化炉の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  炭素繊維前駆体（トウ）
２  炭素繊維前駆体（トウ）
３、３a、３ｂ  端部耐炎化炉
４  トウ入口
５  トウ出口
６  移動手段
７  上部
８  下部
１１，１２  箱
１３，１４，１５  ローラ
１６  トウ幅規制プレート
１７  台座
２２，２３  ガイドローラ
２５  治具
２６  治具フレーム
２７  押さえ板
２８  ガイドレール
２９  トウ幅調整プレート
３０  切欠き部
３１  固定部
３２  弾性部
３３  シャフト
３４  穴
３５  バネ
３７  ニップローラ
３８  上側ローラ
３９  下側ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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