(57)【要約】【課題】並行して走行する多糸条の通過のために開口部が設けられている焼成装置内にて該糸条を焼成処理するに際して、高品質、高品位な加工結果および省エネ、省ガス、低コストさらには生産性向上を得るに必要な該開口部におけるシール性を大幅に向上せしめ、かつ該開口部での毛羽詰まり・糸切れ等の操業トラブル発生時においても迅速に処置可能なように操作性を著しく向上した耐炎繊維あるいは炭素繊維等を製造する糸条の焼成装置を提供する。【解決手段】通過する多糸条を焼成処理する装置であって、該糸条が通過する処理装置の開口部に、シール用気体を供給して圧力を制御するシール装置を有し、該シール装置が開閉可能にされていることを特徴とする糸条の焼成装置。【選択図】図１
2004124297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通過する多糸条を焼成処理する装置であって、該糸条が通過する処理装置の開口部に、シール用気体を供給して圧力を制御するシール装置を有し、該シール装置が開閉可能にされていることを特徴とする糸条の焼成装置。
【請求項２】
前記シール装置開放によるシール性能低下時に、下記式（１）を満足するように処理装置内条件を調整することを特徴とする請求項１に記載の糸条の焼成装置。
Ｐ０＞０　　　…（１）
Ｐ０：処理装置内圧力（ｍｍＨ２Ｏ）
【請求項３】
前記シール装置開放によるシール性能低下時に、前記式（１）を満足するように処理装置内へ導入する不活性ガス量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の糸条の焼成装置。
【請求項４】
シール装置内圧力Ｐが下記式（２）を満足するように該シール装置へのシール用気体の供給量を調整するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の糸条の焼成装置。
０＜Ｐ＜Ｐ０　　　…（２）
Ｐ：シール装置内圧力（ｍｍＨ２Ｏ）
Ｐ０：処理装置内圧力
【請求項５】
シール装置内圧力Ｐと処理装置内圧力Ｐ０が下記式（３）を満足するように該シール装置へのシール用気体の供給量を調整するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の糸条の焼成装置。
１≦Ｐ０−Ｐ≦１０　　　…（３）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通過する多糸条を焼成処理して耐炎繊維、あるいは炭素繊維等を製造する糸条の焼成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、耐炎繊維は、ポリアクリロニトリル繊維、再生セルロース繊維、フェノール繊維、ピッチ系繊維等の有機重合体からなる前駆体繊維を並行して焼成装置内に多糸条に並べ、ローラ間で走行させ、その間で空気または酸化性ガス雰囲気中にて、温度２００〜３００℃に焼成処理して製造される。
【０００３】
さらに、この耐炎繊維を窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中にて温度８００〜２０００℃に焼成処理することによって炭素繊維が製造され、また、さらに１５００〜３０００℃で焼成処理して黒鉛化を行い、弾性率の一段と高い黒鉛繊維が製造される。
【０００４】
これら炭化、黒鉛化の製造工程においても、生産効率を上げるため、焼成装置内に該糸条を多糸条に並べて走行させ、その間で所定の処理を施すことが多いが、その際、該糸条の焼成装置内への導入、導出のために設けられている該焼成装置の開口部には、抵抗を設けて該装置内への空気の流入もしくは装置内からの媒体ガスの流出を極力抑えるようにシールすることによって、処理圧を適正に維持し、装置内の温度の適正化、均一化を図り、適正に処理された高品質な被処理物を得ようとするのが通常である。むろん、かかる開口部のシールは、上記品質上のことばかりか、省エネ、省ガス、低コスト化にも直結し、実際、工業上においては多大な意義を有する。
【０００５】
従来、この種の焼成装置の開口部において、糸条等の被処理物に対して非接触にてガスシールするものとして、ラビリンスシール機構やハニカムシール機構が広く知られている。
【０００６】
ラビリンスシール機構は、一般に、ガスが流れようとする方向（被処理物の通常方向と一般的に等しい方向）に直角に配置された仕切り板と、これによって仕切られた溝空間とで構成され、該仕切り板一枚ごとに発生する圧力損失がガス流に対する抵抗として働き、流出、流入ガス量を低減せしめるものである。かかるラビリンスシールでは、前記溝空間が被処理物の通過方向と直角な方向に連続的に配設されることとなり、流出、流入ガス流れの一部は該溝空間に沿って流れて被処理物に対しその進行方向と直角に当たり、これが、該被処理物、特に本発明の目的とするような糸条に乱れ、バタツキを与えて被処理物をして仕切り板に接触させて損傷を与えてしまい、低品質化を招くという不都合を有していたものであり、あるいは、一方、このような不都合を避けるためにはラビリンスシールの仕切り板と被処理物との間隔を広くとらなければならないという欠点があり、これはシール効果の低下につながるものであった。このような点からラビリンスシールの広幅化、多段化も図られることになるが、一般にラビリンスシール装置自体、仕切り板と溝を形成する上で、製作コストが高くつくこと、重いので被処理物を通すときやトラブル発生時の操作性が悪い、あるいは装置上大がかりとなる等の欠点を有しているものであって、このような制約や、また処理装置全体のスペース上や連続プロセス上の制約もあって、広幅化、多段化については限定されることも多くあり、高品位な処理物を効率良く得るという重要な目的を達成するための十分なシールができないという問題が、依然として解決できずに存在するものであった。
【０００７】
一方、ハニカムシール機構は、アルミニウム、石綿、塩ビ、セラミックス製等のハニカム材などを用いて、二次元的に空間が仕切り板により仕切られてなるセルを連続的に多数個存在せしめてなるセル材料と該セル材料の片面側を閉塞するパネルとから構成され、開放面どうしを対抗させることにより、抵抗を設けて該装置内への空気の流入もしくは装置内からの媒体ガスの流出を極力抑えるようにシールするものである（例えば、特許文献１参照）。かかるハニカムシールでは、走行糸近傍にセルが存在するため、通常使用時および糸切れ等のトラブル発生時にハニカム部へ毛羽が溜まり、毛羽詰まりや糸切れ等を引き起こしたり、該処置のためにシール装置を取り外すと急激に処理装置内圧力が低下し、外気が処理装置内に流れ込み、品質悪化や糸切れ等のトラブルが発生する等の問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−２４３８３１号公報
また、特に、本発明に関わる炭素繊維等を製造する装置に限定すれば、炭化用焼成装置において第１の例としては、温度２００〜４００℃に加熱するスリットであって、主たる目的は、糸条から発生した熱分解物が冷却され、凝縮してタールとして付着しやすいので、これを防止するため加熱することにある（例えば、特許文献２参照）。また、第２の例としては、表面が波型の黒鉛擦過板にて接触シールするため、糸条への毛羽発生は免れ得ず、実用的とは言い難い（例えば、特許文献３参照）。第３の例としては、多孔質焼結体をシールガス噴出ノズル部へ用いた例で、外気の流入は防止可能であるが、シールガスは装置外へも流出してしまう欠点を有する（例えば、特許文献４参照）。第４の例としては、炉内ガスの漏れ出しによる糸条への炉内分解ガス及びタール性状物の付着を防止するための不活性ガス雰囲気下のシール室を有する例であるが、処理装置内よりシール室の圧力を高く設定しているために、多量の不活性ガスを必要とするに加え、多量の不活性ガス圧により糸を痛め、糸切れ・毛羽詰まりを発生させるばかりか、シール室が固定式であるため開放が困難であり、糸切れ・毛羽詰まり等のトラブル発生時にシール室が邪魔になり、処理装置内が十分確認できず、トラブル対応が難しい等の操作性上の欠点も有していた。なお、トラブル対応しようと無理にシール室を突然開放した場合には、処理装置内の圧力バランスが崩れ、外気を多量に導入する等による品質異常や糸切れトラブルを引き起こす危険が大きかった（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
【特許文献２】
特公昭５２−２４１３７号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開昭５７−１１７６２４号公報
【００１１】
【特許文献４】
実公昭６０−８６４０号公報
【００１２】
【特許文献５】
特開平７−１１８９３３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来の問題点を解消し、特に、並行して走行する多糸条の通過のために開口部が設けられている焼成装置内にて該糸条を焼成処理するに際して、高品質、高品位な加工結果および省エネ、省ガス、低コストさらには生産性向上を得るに必要な該開口部におけるシール性を大幅に向上せしめ、かつ該開口部での毛羽詰まり・糸切れ等の操業トラブル発生時においても迅速に処置可能なように操作性を著しく向上した耐炎繊維あるいは炭素繊維等を製造する糸条の焼成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
（１）通過する多糸条を焼成処理する装置であって、該糸条が通過する処理装置の開口部に、シール用気体を供給して圧力を制御するシール装置を有し、該シール装置が開閉可能にされていることを特徴とする糸条の焼成装置。
【００１５】
（２）前記シール装置開放によるシール性能低下時に、下記式（１）を満足するように処理装置内条件を調整することを特徴とする前記（１）に記載の糸条の焼成装置。
【００１６】
Ｐ０＞０　　　…（１）
Ｐ０：処理装置内圧力（ｍｍＨ２Ｏ）
（３）前記シール装置開放によるシール性能低下時に、上記式（１）を満足するように処理装置内へ導入する不活性ガス量を増加させることを特徴とする前記（１）に記載の糸条の焼成装置。
【００１７】
（４）シール装置内圧力Ｐが下記式（２）を満足するように該シール装置へのシール用気体の供給量を調整するようにしたことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の糸条の焼成装置。
【００１８】
０＜Ｐ＜Ｐ０　　　…（２）
Ｐ：シール装置内圧力（ｍｍＨ２Ｏ）
Ｐ０：処理装置内圧力
（５）シール装置内圧力Ｐと処理装置内圧力Ｐ０が下記式（３）を満足するように該シール装置へのシール用気体の供給量を調整するようにしたことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の糸条の焼成装置。
【００１９】
１≦Ｐ０−Ｐ≦１０　　　…（３）
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明における焼成装置とは、耐炎繊維、不融化繊維、炭素繊維、黒鉛繊維などを製造するための焼成炉、予熱炉などを含むものである。
【００２１】
以下、本発明に係るシール装置を備えた焼成装置について炭化装置において実施した例を図面等に基づき、さらに詳しく説明する。
【００２２】
図１および図２は、本発明のシール装置部分の詳細の好ましい一実施様態例を説明するものであり、図１は外部付近の縦断面概略図、図２は図１におけるＺ−Ｚ矢視概略断面図である。
【００２３】
なお、図３は、本発明のシール装置を備えた縦型の炭化装置の縦断面概略図を説明するものであり、供給ローラ３より、並行して配列された耐炎糸条１は、下部開口部２ｂを経て炭化装置本体２内へ導入されて焼成処理後、上部開口部２ａより導出される。装置内のガスは、外気の吸引防止等のシール強化のため窒素等の不活性ガスを供給口４から供給し、排気口５から排気しており、外気を吸引しないためにも装置内圧力Ｐ０を大気圧より高めにして維持することが肝要である。
【００２４】
図１、図２において、糸条１は炭化処理後上部開口部２ａからシール栓６を経て、炭化装置２外へ導出される。開口部２ａには、処理装置内外の圧力差を低減させ、シール効果を高めるために、圧力を一定に制御することが可能な非接触式のシール装置７が設けられている。かかるシール箱７は、開口部２ａおよびシール栓６を囲む箱形形状をしており、両端部の８よりシール気体を導入することが可能である。
【００２５】
本発明のシール装置は開閉自在の構造にされている。具体的には、例えば、該シール装置を使用中に処理装置内および処理装置開口部で毛羽詰まりや糸切れ等のトラブルが発生し、処置しなければならない場合は、シール装置側壁の接続部１１を支点とし、容易にシール装置を２つに分割して開放することが可能となっている。該開放により、毛羽詰まりや糸切れ箇所を瞬時に確認可能であり、迅速かつ容易に処置ができ操作性および生産性を向上することができる。なお、支点１１の箇所およびシール装置開放方法は、シール装置を容易に開けることが可能であれば、どのような機構のものであってもかまわない。
【００２６】
特に、省エネ等により、該シール装置により、シール効果を高め、処理装置内に供給する窒素等の不活性ガス量を減少させた場合などに急激にシール装置を開放し使用を中止すると処理装置内外の圧力バランスが急激に変化し、処理装置内へ外気が多量に導入され、品質異常や糸切れトラブル等を引き起こすことになる。
【００２７】
そのため、本発明のシール装置を備えた焼成装置は、シール装置開放と同時に、外気の導入防止のため、処理装置内圧力を加圧調整することが肝要であり、シール装置本体もしくはシール装置近傍に、シール装置開放感知装置１２を設置することを特徴とする。シール装置開放感知装置とは、具体的には、例えば、該シール装置近傍にリミットスイッチを設け、シール装置の開放と同時にリミットが働く装置である。該シール装置開放感知装置１２より出力された信号は、窒素等の不活性ガス供給部に送られ、シール装置開放と同時に、窒素等の不活性ガス供給バルブ１４を調整し、下記式（１）を満足し、処理装置内に外気が導入されないようにシール装置開放と同時に処理装置内への供給ガスを増加させることが可能にされている。なお、外気導入防止のために、排気口５からの排気量を減少させることも可能であるが、この場合は、シール装置開放感知と同時に反応した場合でも条件安定に時間を要する場合があるため、前者のほうがより好ましい。
【００２８】
Ｐ０＞０　　　…（１）
Ｐ０：処理装置内圧力（ｍｍＨ２Ｏ）
本発明のシール装置に導入するシール気体は、特に限定しないが、省エネルギーの観点から空気が好ましい。また、シール装置内圧力Ｐは圧力計９により常時計測されており、設定圧力を維持するようにシール気体供給バルブ１５によりシール気体導入量を自動調整している。該シール装置内の圧力Ｐはシール効果を最大限に発揮し、処理装置内への外気の導入を防ぐために圧力計１３により常時計測されている処理装置内圧力Ｐ０に対し下記式（２）のように小さく、大気圧より大きく設定することが好ましい。
【００２９】
０＜Ｐ＜Ｐ０　　　…（２）
Ｐ：シール箱内圧力（ｍｍＨ２Ｏ）
Ｐ０：処理装置内圧力（ｍｍＨ２Ｏ）
シール装置内圧力Ｐは処理装置内圧力Ｐ０に対し、基本的に大きければ問題ないが、Ｐ０−Ｐが１未満の場合は、圧力変動により瞬間的に処理装置内に外気が導入される可能性があり、またＰ０−Ｐが１０を越える場合は、処理装置内からの漏れ量が多くなり、満足なシールができない可能性がある。したがって、シール効果を発揮し、導入シール気体の変動によるシール装置内圧力変動および処理装置内圧力変動の影響を受けないためにも下記式（３）を満足することが、さらに好ましい。
【００３０】
１≦Ｐ０−Ｐ≦１０　　　…（３）
また、シール装置より糸が導出されるシール装置スリット部１０の間隙ε’は糸に接触しない範囲で可能な限り狭く、処理装置のスリット間隙ε以下（ε’≦ε）であることが好ましい。
【００３１】
上記、本発明に適用されるシール装置によるシール方法を採用することにより、シール性を向上させ安定して高品質・高品位の耐炎繊維あるいは炭素繊維等を得ることが可能であるだけではなく、大幅な省エネルギーにより製造コストを削減でき、かつ糸切れ・毛羽詰まり等のトラブル発生時にも安全かつ迅速な対応が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、通過する多糸条を焼成処理して耐炎繊維あるいは炭素繊維等を製造する場合、当該焼成装置の開口部をシールする上で、本発明のシール装置を有する焼成装置は、容易に開放可能であるため、毛羽詰まり・糸切れ等のトラブル発生時にも迅速に対応でき操作性に優れる上に炭素繊維と非接触であるため毛羽等を発生させることもない。さらに、該シール装置により、高いシール性を得ることができ高品質の炭素繊維を得られるばかりか、使用する窒素等の用役を削減することにより、大幅に製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるシール装置の外部付近の縦断面概略図である。
【図２】図１におけるＺ−Ｚ矢視概略断面図である。
【図３】本発明の装置を好ましく適用できる縦型炭化装置の縦断面概略図である。
【符号の説明】
１：糸条
２：焼成装置本体
２ａ、２ｂ：焼成装置開口部
３：供給ローラ
４：不活性ガス供給口
５：不活性ガス排気口
６：シール栓
７：シール装置
８：シール気体供給口
９：圧力計Ａ
１０：シール装置スリット
１１：シール装置開放支点
１２：シール装置開放感知装置
１３：圧力計Ｂ
１４：不活性ガス供給バルブ
１５：シール気体供給バルブ
【図１】
2004124297.tif 000003
【図２】
2004124297.tif 000004
【図３】
2004124297.tif 000005