(57)【要約】【課題】熱処理炉内をパスを形成して走行する前駆体繊維ストランドや耐炎化繊維ストランドを特にオイル処理を施したストランドを熱処理する際、発生ガスの旋回流、炉内の高温側への通過、シリカパウダーの発生、液状異物のパスへの落下などのトラブルは起こらず、並びに、ストランドの汚染、切断、劣化も起こらず安定した熱処理を行うことができる熱処理炉を提供する。【解決手段】熱処理炉２内を水平に且つ熱処理炉の側壁４に平行にパス６を形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理炉２において、熱処理炉頂部８であって炉長の４０％以内のストランド入り口側若しくはストランド出口側に排気ポート１０を設け、排気ポート１０の下方かつパス６の上方に、排気ポートのパス走行方向長さよりも長いパス走行方向長さの整流棚１４を、排気ポートのパス走行方向長さ全体を覆って設けてなる熱処理炉。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理炉内を水平に且つ熱処理炉の側壁に平行にパスを形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理炉において、熱処理炉頂部であって炉長の４０％以内のストランド入り口側に排気ポートを設け、排気ポートの下方かつパスの上方に、排気ポート下方を覆う整流棚を、ストランド入り口側炉壁から突出して設けてなる熱処理炉。
【請求項２】
熱処理炉内を水平に且つ熱処理炉の側壁に平行にパスを形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理炉において、熱処理炉頂部であって炉長の４０％以内のストランド出口側に排気ポートを設け、排気ポートの下方かつパスの上方に、排気ポート下方を覆う整流棚を、ストランド出口側炉壁から突出して設けてなる熱処理炉。
【請求項３】
パス幅よりも幅広の整流棚を、パスの幅全体を覆って形成してなる請求項１又は２に記載の熱処理炉。
【請求項４】
ストランド入り口側の整流棚のストランド出口側の端部が、炉長の４０％以内のストランド入り口側に位置してなる請求項１に記載の熱処理炉。
【請求項５】
ストランド出口側の整流棚のストランド入り口側の端部が、炉長の４０％以内のストランド出口側に位置してなる請求項２に記載の熱処理炉。
【請求項６】
整流棚の下端部の高さが、ストランド入り口ポートの上面の高さと同じである請求項３に記載の熱処理炉。
【請求項７】
整流棚が中央部を頂上として熱処理炉の側壁に向かって下り勾配のついた山型に形成してなる請求項３に記載の熱処理炉。
【請求項８】
整流棚と熱処理炉の側壁の間に、一部若しくは全部に隙間があることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は炭素繊維の製造に際し、熱処理炉内を走行する前駆体繊維や、耐炎化繊維を熱処理して炭素繊維にする熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前駆体繊維としてのポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系繊維を焼成して炭素繊維を製造する方法においては、通常まずＰＡＮ系繊維を装置内温度３００℃以下の熱処理装置により耐炎化処理を施して耐炎化繊維を得る。この耐炎化処理において、ＰＡＮ系繊維は通常束ねて僅かに撚られた糸（ストランド）として熱処理装置（耐炎化処理装置）に投入される。
【０００３】
次いで、４００℃以上の炉（炭素化炉）で、必要に応じ、４００〜８００℃で熱処理（第一炭素化処理）した後、１０００℃以上の炉（第二炭素化炉）で熱処理することにより炭素化を行う。
【０００４】
上記炭素化処理においては、大量のガス（発生ガス）が発生し、走行ストランドの１０〜４０質量％がガス化される。このガスは排気ポートを通過して炭素化炉外へ排出される（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図２は従来の熱処理炉（炭素化炉）の一例を示す概略図であり、（Ａ）は、その平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるｃ〜ｃ線に沿う側面断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるｄ〜ｄ線に沿う正面断面図である。
【０００６】
図２に示すように従来の熱処理炉３２において、炉内を水平にパス３４を形成して走行するストランドを熱処理する際、発生ガス３６は熱処理炉頂部３８に沿って広がる。この発生ガス３６は通常、炉頂部３８に設けられた排気ポート４０から排出される。
【０００７】
この排気ポート４０が、炉頂部３８の低温側（ストランド入り口側）に設けられた場合、炉頂部３８に沿って広がった発生ガス３６は、低温の炉頂部に触れ、高密度となって下降し、炉内の低温側で旋回流を起こし滞留する。この滞留時に発生ガス３６は、ストランドに触れ、ストランドを汚染する。
【０００８】
また、発生ガス３６は、熱処理炉内部よりも低温の排気ポート４０を通過する際、凝縮しタール等の液状異物４２になって内壁面４４に付着する。
【０００９】
付着した液状異物４２は、熱処理炉３２内へ滴下し、上記ストランドを汚染、若しくは切断することがある。
【００１０】
排気ポートが、炉頂部の高温側（ストランド出口側）に設けられた場合、発生ガスは炉内の高温側を通過する。この時、発生ガスは加熱されて高温ガスとなり、この高温ガスがストランドに触れて反応し、ストランドを劣化する。また、ストランドがシリコーンオイル等でオイル処理されている場合、炉内の高温側では上記高温ガスとの反応によりシリカパウダーが発生する。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６２−８５０２９号公報（第２〜４頁）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記問題について鋭意検討しているうち、熱処理炉内を走行する前駆体繊維や耐炎化繊維を熱処理して炭素繊維にする熱処理炉において、熱処理炉頂部の所定のところに排気ポートを設け、当該排気ポート下方の所定のところに所定の長さの整流棚を設置することにより、前駆体繊維や耐炎化繊維の汚染、切断、劣化を防止でき、オイル処理がされている場合でもシリカパウダーの発生を防止できることを知得し、本発明を完成するに到った。
【００１３】
従って、本発明の目的とするところは、上述した問題点を解決した、熱処理炉を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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。
【００１５】
〔１〕    熱処理炉内を水平に且つ熱処理炉の側壁に平行にパスを形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理炉において、熱処理炉頂部であって炉長の４０％以内のストランド入り口側に排気ポートを設け、排気ポートの下方かつパスの上方に、排気ポート下方を覆う整流棚を、ストランド入り口側炉壁から突出して設けてなる熱処理炉。
【００１６】
〔２〕    熱処理炉内を水平に且つ熱処理炉の側壁に平行にパスを形成して走行する前駆体繊維ストランド又は耐炎化繊維ストランドを熱処理する熱処理炉において、熱処理炉頂部であって炉長の４０％以内のストランド出口側に排気ポートを設け、排気ポートの下方かつパスの上方に、排気ポート下方を覆う整流棚を、ストランド出口側炉壁から突出して設けてなる熱処理炉。
【００１７】
〔３〕    パス幅よりも幅広の整流棚を、パスの幅全体を覆って形成してなる〔１〕又は〔２〕に記載の熱処理炉。
【００１８】
〔４〕    ストランド入り口側の整流棚のストランド出口側の端部が、炉長の４０％以内のストランド入り口側に位置してなる〔１〕に記載の熱処理炉。
【００１９】
〔５〕    ストランド出口側の整流棚のストランド入り口側の端部が、炉長の４０％以内のストランド出口側に位置してなる〔２〕に記載の熱処理炉。
【００２０】
〔６〕    整流棚の下端部の高さが、ストランド入り口ポートの上面の高さと同じである〔３〕に記載の熱処理炉。
【００２１】
〔７〕    整流棚が中央部を頂上として熱処理炉の側壁に向かって下り勾配のついた山型に形成してなる〔３〕に記載の熱処理炉。
【００２２】
〔８〕    整流棚と熱処理炉の側壁の間に、一部若しくは全部に隙間があることを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の熱処理炉。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図１及び２を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の熱処理炉の一例を示す概略図であり、（Ａ）は、その平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるａ〜ａ線に沿った側面断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるｂ〜ｂ線に沿った正面断面図である。
【００２５】
図１において、２は熱処理炉（炭素化炉）である。耐炎化処理装置（不図示）において耐炎化処理を施された前駆体繊維ストランド（耐炎化繊維ストランド）は、４００℃以上に昇温された炭素化炉２内を水平に且つ炉２の側壁４に平行にパス６を形成して走行し、熱処理（炭素化処理）されて炭素繊維にされる。
【００２６】
この熱処理炉２は、必要に応じ、パス６の入り口側から出口側に向かうに従って４００〜８００℃に昇温された前段の第一炭素化炉で熱処理（第一炭素化処理）し、更に後段の第二炭素化炉で熱処理（第二炭素化処理）する二段の炭素化炉で構成しても良い。二段の炭素化炉とする場合は、熱処理炉２は、前段の第一炭素化炉である。
【００２７】
上記炉２の頂部（天井）８における、炉長の４０％以内、好ましくは２５％以内のストランド入り口側には、ストランドの熱処理によって発生したガス（発生ガス）１２を炉２内から外部に排出するための排気ポート１０が設けられている。
【００２８】
この排気ポート１０の下方かつパス６の上方には、排気ポートのパス走行方向長さよりも長いパス走行方向長さの整流棚であってストランド入り口側の炉壁３０から突出した整流棚１４が、排気ポートのパス走行方向長さ全体を覆って設けられている。
【００２９】
図１の例では、排気ポート１０の立上がり部の形状が円筒であり、２本の排気ポート１０がパス走行方向と直角方向に配設されるので、排気ポートのパス走行方向長さは、排気ポート１０における水平断面の円の直径となる。
【００３０】
以上の構成をしたことにより、熱処理炉２内では発生ガス１２は、旋回流を起こすことなく、炉内の高温側を通過することなく、寄道することなく排気ポート１０に向かい、この排気ポート１０から排出される。
【００３１】
そのため、発生ガス１２は、ストランドに触れることが少ないので、ストランドの汚染、切断、劣化を防止できる。また、ストランドがオイル処理がされている場合でも、シリカパウダーの発生を防止できる。
【００３２】
更に、整流棚１４は、排気ポート１０の内壁面１６に付着したタール等の液状異物１８がストランドに落下するのを防止するので、発生ガス１２からばかりでなく、タール等の異物１６からも、ストランドの汚染、切断を防止できる。
【００３３】
これらの防止効果を更に高めるには、パス６の幅よりも幅広の整流棚１４を、パスの幅全体を覆って熱処理炉を形成することが好ましい。また、整流棚１４のストランド出口側の端部２０を、熱処理炉２内において炉長の４０％以内のストランド入り口側に位置させることも好ましい。整流棚１４の下端部２２の高さを、ストランド入り口ポート２４の上面２６の高さと同じにして整流棚１４とパス６との間のデッドスペースを無くすことも好ましい。整流棚１４を、中央部２８を頂上として炉２の側壁４に向かって下り勾配をつけた山型の形状にし、整流棚１４上の異物を流れやすくして異物の滞留や付着を防止することも好ましい。整流棚１４のストランド出口側の端部２０側に上向きの傾斜をつけて発生ガス１２の排気ポート１０への流れをスムーズにすることも好ましい。
【００３４】
なお、図１の例では、排気ポート１０の立上がり部は形状が円筒であるが、この形状は円筒に限らず角筒等でも良い。図１の例では、排気ポート１０は２本設けているが、２本に限らず１本又は３本以上でも良い。
【００３５】
また、図１の例では、整流棚及び排気ポートはストランド入り口側に設けているが、この整流棚及び排気ポートは、ストランド出口側に設けても良い。
【００３６】
整流棚が炉内のストランド出口側に設置された場合、炉内のストランド出口付近の温度は炉内中央部の温度よりも低い。そのため、発生ガスは炉内の高温側から排除されるので、ストランドの汚染、切断、劣化を防止できる。また、ストランドがオイル処理がされている場合でも、シリカパウダーの発生を防止できる。
【００３７】
更に、図１の例では、整流棚１４はストランド入り口側の炉壁３０に密着しているが、ストランド走行方向の両側面と炉側壁とは離れていても良い。
【００３８】
【実施例】
以下、本発明の熱処理装置を実施例及び比較例を用いて説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例に限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
図１に示す熱処理炉において、パスにオイル処理を施したアクリル繊維ストランドを用い、炭素化熱処理を行ったところ、発生ガスの旋回流、炉内の高温側への通過、シリカパウダーの発生、液状異物のパスへの落下などのトラブルは起こらず、並びに、ストランドの汚染、切断、劣化も起こらず安定した熱処理を行うことができた。
【００４０】
（比較例１）
図２に示す熱処理炉において、パスにオイル処理を施したアクリル繊維ストランドを用い、炭素化熱処理を行ったところ、発生ガスの旋回流、炉内の高温側への通過、シリカパウダーの発生、液状異物のパスへの落下などのトラブルが起こり、並びに、それらのトラブルによるストランドの汚染、切断、劣化も起こり、安定した熱処理を行うことはできなかった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の熱処理炉を用いて、熱処理炉内をパスを形成して走行する前駆体繊維ストランドや耐炎化繊維ストランドを特にオイル処理を施したストランドを熱処理する場合、熱処理炉頂部の所定のところに排気ポートを設け、当該排気ポート下方の所定のところに所定の長さの整流棚を設置しているので、発生ガスの旋回流、炉内の高温側への通過、シリカパウダーの発生、液状異物のパスへの落下などのトラブルは起こらず、並びに、ストランドの汚染、切断、劣化も起こらず安定した熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理炉の一例を示す概略図であり、（Ａ）は、その平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるａ〜ａ線に沿った側面断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるｂ〜ｂ線に沿った正面断面図である。
【図２】従来の熱処理炉の一例を示す概略図であり、（Ａ）は、その平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるｃ〜ｃ線に沿った側面断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるｄ〜ｄ線に沿った正面断面図である。
【符号の説明】
２        熱処理炉（炭素化炉）
４        熱処理炉の側壁
６        パス
８        熱処理炉の頂部（天井）
１０        排気ポート
１２        発生ガス
１４        整流棚
１６        排気ポートの内壁面
１８        液状異物
２０        整流棚のストランド出口側の端部
２２        整流棚の下端部
２４        ストランド入り口ポート
２６        ストランド入り口ポートの上面
２８        整流棚の中央部
３０        ストランド入り口側の炉壁
３２        熱処理炉（炭素化炉）
３４        パス
３６        発生ガス
３８        熱処理炉頂部
４０        排気ポート
４２        液状異物
４４        排気ポートの内壁面
【図１】
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【図２】
2004292963.tif 000004