(57)【要約】  加圧蒸気環境における繊維トウの延伸装置は、複数の延伸チェスト（１）と、保持フレーム上に同じレベルで隣り合わせに配置された関連する支持構造（３、４、６）とを備える。延伸チェスト（１）は、２つの対向する金属製ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）によって各々形成され、延伸チャンバ（２）を画定する。延伸チャンバ（２）は、低い高さの全体的に長方形の断面を有し、トウの入口および出口開口部を通る延伸チェスト（１）の２つの横断方向縁に対応して外方向に開く。延伸チャンバ（２）の内側では、トウは、高温および高圧の飽和または過熱蒸気で処理され、それと同時に機械的延伸作業を受ける。ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）は、前記延伸ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）のその高さ方向の位置を正確に規定する、周囲の剛性かつ耐圧性の支持構造体（３，４，６）内で長さ方向に自由に膨張する。ハーフチェストはまた、下側ハーフチェスト（１ｂ）に対する上側ハーフチェスト（１ｔ）の開閉機構によって、処理されているトウの挿入のために、互いに独立して１つずつの延伸チェスト（１）の開閉を生じさせるように相互に可動である。
2018517860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された蒸気環境における繊維トウの延伸装置であって、
高温および高圧で飽和蒸気または過熱蒸気でトウが処理され、それと同時に機械的延伸作業を受ける低い高さの全体的に長方形断面を有する少なくとも１つの延伸チャンバ（２）を含むタイプのものであり、
前記延伸チャンバ（２）は、２つの対向する互いに面するハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）からなる金属製延伸チェスト（１）内に形成され、トウ入口および出口開口部を通る前記延伸チェスト（１）の２つの横断方向縁に対応して外方向に開き、
前記ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）は、前記延伸ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）の高さ方向の位置を明確に規定する、周囲の剛性かつ耐圧性の支持構造（３、４、６）内で長さ方向に自由に膨張し、処理されるトウの挿入のために前記延伸チェスト（１）の開放を生じさせるように相互に可動である、延伸装置において、
支持フレーム上の１つまたは複数の平面上に隣り合わせに配置された、複数の延伸チェスト（１）および関係する支持構造（３、４、６）を備え、
各々の延伸チェスト（１）には、制御機構（１２〜１５）が設けられ、
前記制御機構は、前記装置の前記他の延伸チェスト（１）から独立的に前記下側ハーフチェスト（１ｂ）に対して前記上側ハーフチェスト（１ｔ）を開く／閉じることによって、各々の延伸チェスト（１）の開閉を生じさせやすくすることを特徴とする、延伸装置。
【請求項２】
前記制御機構が、ヒンジが前記延伸チェスト（１）の長手方向に垂直な回転軸を有するレバレッジシステムである、請求項１に記載の延伸装置。
【請求項３】
前記隣り合わせの延伸チェスト（１）の各延伸チャンバ（２）が、１〜４本のトウを単一の走行平面内に隣り合わせで収容するのに十分な幅を有する、請求項１または２に記載の延伸装置。
【請求項４】
前記支持構造体（３、４、６）が、前記２つのハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）に複数の連結要素（８〜９）を介して連結され、
前記複数の連結要素は、前記トウの走行面に垂直な方向（ｚ軸）に対する前記ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）の設定位置を生じさせ、前記トウの長手方向の走行方向（Ｘ軸）において、この方向の前記ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）の自由な熱膨張を可能にするのに十分な、前記ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）の限定された可動性を可能にしやすくする、請求項３に記載の延伸装置。
【請求項５】
前記連結要素が、Ｔ字ヘッドの前記支持要素（３、４）に剛性に締め付けられたガイドロッドから成り、
前記ガイドロッドの前記Ｔ字ヘッドのウィングが、前記ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）内に形成された対応するレール内に係合され、長手方向に自由に摺動する、請求項４に記載の延伸装置。
【請求項６】
前記支持要素（３，４，６）が、
ａ．前記下側ハーフチェスト（１ｂ）に連結され、前記延伸チェスト（１）の幅と等しい幅を有し、前記幅よりもはるかに大きな高さを有する鋼板からなる支持ベース（３）であって、前記高さは、長手方向の必要な曲がり剛性を前記下側ハーフチェスト（１ｂ）に対して与えるのに十分である、支持ベースと、
ｂ．前記上側ハーフチェスト（１ｔ）に連結され、前記延伸チェスト（１）の幅に等しい幅であり、前記幅よりも小さい高さである鋼バーからなるハーフチェスト締め付けバー（４）と、
ｃ．締め付けバー４とその側部に対応して一体であるガイドプレート（６）であって、前記支持ベース（３）に隣接して、長手方向の必要とされる曲がり剛性を前記上側ハーフチェスト（１ｔ）に与えるのに十分な高さで延びる、ガイドプレートと、
を備える、請求項５に記載の延伸装置。
【請求項７】
前記延伸チェスト（１）の前記２つの対向するハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）の各々１つにおいて、前記連結要素（８，９）の１つ、好ましくは前記ハーフチェストの中央位置に配置されたものが、前記延伸チェスト（１）の長手方向（ｘ軸）に対しても前記ハーフチェストの設定された固定位置を決定する、請求項６に記載の延伸装置。
【請求項８】
各々の延伸チェスト（１）の前記ガイドプレート（６）が、複数のスロット（７）間の結合によって縦方向平面内で可動であり、前記スロットは、前記ガイドプレート（６）内に形成され、縦方向の主要軸を有し、低減された厚さを備えた内側の段付き縁が設けられ、対応する複数の側方ガイドロッド（１０）が、前記支持ベース（３）の側方面に締め付けられ、前記側方ガイドロッド（１０）の前記Ｔ字ヘッドのウィングは、前記スロット（７）の前記段付き縁と摺動式に係合される、請求項７に記載の延伸装置。
【請求項９】
前記制御レバレッジシステムが、
ａ．複数の平行な第１のレバー（１３）の一方の端部がヒンジ止めされ、その反対側の端部が前記支持ベース（３）にヒンジ止めされた単一の水平タイロッド（１２）と、
ｂ．対応する第１のレバー（１３）の内側点の一方の端部および前記ガイドプレート（６）の反対側の端部によって枢動される複数の平行な第２のレバー（１４）と、
を備える、請求項８に記載の延伸装置。
【請求項１０】
前記第２のレバー（１４）が、その移動中、前記支持ベース（３）に形成された、低減された厚さの凹部に収容される、請求項９に記載の延伸装置。
【請求項１１】
前記ガイドプレート（６）の前記制御レバレッジシステムが、全体的として、横方向バルクを有するが、前記延伸チェスト（１）および前記隣接するガイドプレート（６）の全横方向バルクを上回らない、請求項１０に記載の延伸装置。
【請求項１２】
前記ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）が、前記対向する長手方向縁のそれぞれに対応してその間に配置された適切なガスケットと相互に接触する、請求項１から１１のいずれか一項に記載の延伸装置。
【請求項１３】
前記延伸チャンバ（２）の両端部に対応して、蒸気分配器（５）が前記下側ハーフチェスト（１ｂ）に関連付けられており、前記分配器内では、少なくとも１つの蒸気供給マニホルドと、前記延伸チャンバ（２）に関連し、残留蒸気の吸引フードとして作用するように意図された空洞と、が設けられる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の延伸装置。
【請求項１４】
前記蒸気供給マニホルドが、一方の端部が蒸気入口（２２）に連結され、他方の反対側の端部が前記ハーフチェスト（１ｂ、１ｔ）内に形成された蒸気供給チャネルに連結され、前記延伸チャンバ（２）の中央部分と流体連結している、請求項１３に記載の延伸装置。
【請求項１５】
前記吸引フードが、（２３において）外部吸引装置に連結され、内部に僅かな負圧を維持しやすくする、請求項１３に記載の延伸装置。
【請求項１６】
前記延伸チェスト（１）が、アルミニウムまたはアルミニウム合金で作製され、前記支持構造（３，４，６）が鋼で作製される、請求項１から１５のいずれか一項に記載の延伸装置。
【請求項１７】
前記支持構造（３、４、６）が、前記延伸チェスト（１）に対してより大きな構造剛性を有し、したがって、前記延伸チェスト（１）が熱いとき、拘束がない場合に前記延伸チェスト（１）のアーチングおよびねじりを引き起こしやすくする熱膨張による内側応力の存在にもかかわらず、前記延伸チェスト（１）を強制的に平面に維持することができる、請求項１から１６のいずれか一項に記載の延伸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧蒸気環境下でアクリル繊維を延伸するための装置、特に炭素繊維製造プロセスにおける前駆体として使用されるアクリル繊維のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維は、主として炭素原子からなる、２．５〜１２μｍ、好ましくは５〜７μｍの範囲の直径を有する、通常は連続的なまたは所定の長さの細いフィラメントからなる。炭素原子は、個々の結晶が多かれ少なかれ繊維の長手方向軸に沿って整列している結晶マトリックス中で相互に結合しており、したがって繊維に対してそのサイズに比べて著しく高い抵抗を付与する。
【０００３】
次いで、数千個の炭素繊維を一緒に結合させて糸またはトウを形成し、次いでこれをそのまま、または織機で織って布地を製造することができる。得られたヤーンまたは織物に樹脂、典型的にはエポキシ樹脂を含浸させた後、成形して、高い軽量性および耐性を示す複合アーチファクトを得る。
【０００４】
炭素繊維は、有機繊維と無機繊維との間の移行点を表す。実際には、それらは、熱機械的処理および熱分解によって改質された有機繊維から出発して製造され、この熱機械的処理および熱分解中、個々の繊維内の分子セグメントの再配向が最初に起こり、その後、高温で、酸素、水素および大部分の窒素除去が起こり、それにより、最終繊維は９０％を超え９９％までの炭素および残りは窒素で構成される。
【０００５】
現在、炭素繊維は、人工繊維（工業的にはレーヨン、実験的にリグニン）、合成繊維（世界生産の少なくとも９０％に関してはポリアクリロニトリルであるが、ＰＢＯおよび実験的にはポリエチレンなどの他の熱可塑性繊維）、または油もしくはタール（瀝青質ピッチ）の蒸留の残渣の改質によって生産される。
【０００６】
従来技術の現況
本発明が置かれている、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）合成繊維を改質して得られる炭素繊維の場合、出発ポリアクリロニトリル繊維（いわゆる前駆体）は、良好な構造的および機械的特徴を備えた最終的な炭素繊維をそれらから得ることができるように、適切な化学組成によって、特定の分子配向によって、および特有の形態によって特徴付けられなければならない。種々の延伸処理によって原料アクリル繊維に付与された分子配向は、実際には、構造の均一性、ひいては最終炭素繊維の靭性および弾性率に正の影響を与えるが、延伸作業中に繊維内に誘発される応力は、この場合、表面的にも繊維内にも構造的欠陥が導入されるという理由で、過度に高くなってはならない。
【０００７】
ポリアクリロニトリル合成繊維の分子配向および形態の所望の改質は、高温での繊維の機械的延伸処理によって得られる。従来、この種の延伸作業は、熱水内で実行され（湿式延伸）、引き続いて繊維が走行させられる１２〜６０個の蒸気加熱ローラのセット上で後退保持処理が実行される。ローラの速度および温度は、繊維が最初に漸進的に乾燥され、続いて安定化され、畳み込まれるように制御される。この最後の期間では、空隙の充填が意図されており、この微小な空隙は、紡糸溶媒の除去後、水中への拡散およびその後の蒸発によって繊維内に生成される。
【０００８】
しかし、繊維産業において広く使用されている上記で説明したのと同じタイプの装置は、炭素繊維の前駆体としてＰＡＮ繊維を使用しなければならないとき、後続の処理ステップを鑑みて、分子の良好な配向に必要とされる高い最終延伸比を湿式プロセスによって達成することができないという事実により、満足のいく結果を与えない。実際、アクリルポリマーへの高温（１２０℃〜１９０℃）での飽和蒸気の可塑化作用のみが、このような延伸比（完成したもはや濡れていない延伸可能な繊維では１．２〜４）を得ることを可能にして、次の繊維の酸化および炭化ステップの要件を鑑みて、得られた繊維の品質に関して最良の結果を達成する。
【０００９】
事実、いくつかの先行特許は既に、飽和または過熱蒸気環境で延伸作業を行うことを提案している。実際には、延伸領域に飽和蒸気が存在することにより、繊維トウ内で非常に迅速かつ均一な潜熱凝縮熱伝達が可能になる。それと同時に高温で凝縮する水は繊維に可塑効果を及ぼし、繊維に構造的欠陥を導入するようなレベルまで延伸応力を増大させる必要なしに延伸比を増大させることを可能にする。適度な蒸気過熱は、延伸装置の内側で早期に凝縮する危険性を防ぐために採用されることが多い。
【００１０】
飽和または過熱された加圧蒸気による延伸作業は、処理すべき繊維を飽和蒸気または過熱蒸気が供給されるチャンバ内で走行させる適切な装置内で行われる。前記チャンバは、蒸気損失を制限するために、繊維の入口および出口開口部に蒸気シール、通常はラビリンスシールを含む。
【００１１】
蒸気消費の制限に加えて、これらの装置を設計する際に対処すべき他の主要な問題は、走行中の繊維と装置の固定部分との間に生じ得る偶発的な擦れ接触からなり、この接触は、明らかに、表面の損傷、局所的な過熱または接触点の下流側の応力の増加により繊維の望ましくない磨耗を生じさせる。この磨耗は、個々のフィラメントの引き裂きを引き起こすことがあり、これは、その後さらなる摩擦および詰まりを引き起こし、それによってトウ全体の破断も招くこともある。
【００１２】
このような偶発的な接触は、一方では、延伸チャンバおよび関連するアクセス開口部のサイズを、繊維の処理に必要な蒸気の全質量を低減し、前記開口部に配置されたシールから出る蒸気流量を減少させるためにできるだけ小さく保つ必要性に関連付けられ、他方では、装置の過熱が、進行するトウと、これを閉じ込める延伸チャンバの壁との間の非常に小さい空隙を考慮したとき、それらのアーチングおよびねじりを生じさせ、それによってこれらの偶発的な接触をより容易にするという事実に関連付けられる。
【００１３】
同じ出願人名義の国際公開第２０１４／１９９３４１号パンフレットは、特に革新的な構造が設けられた長方形断面の低高度延伸チャンバを有する装置を開示し、これにより従来技術の装置が直面する不都合の全てが解決されている。先行技術の詳細な分析は、前述の特許に開示されており、これは本明細書の補足として本明細書全体に参照される。
【００１４】
上記で述べたＰＣＴ公報に開示された装置は、平行六面体形状の延伸チャンバが金属製の延伸チェストの内側に形成されており、前記延伸チェストの高さ方向の位置を正確に規定する周囲の剛性で耐圧性の支持構造内で縦横に自由に膨張可能であるという事実によって特徴付けられる。
【００１５】
この革新的な構造により、延伸チェストは、蒸気によって誘発される高温加熱の結果として、変形、アーチングまたはねじれを受けることなく自由に膨張し、そのため、容積が小さく開口部高さが非常に低い延伸チャンバを形成することを可能にする。この構造により、移動するトウと装置壁との偶発的な接触のリスクを生じさせずに、蒸気消費、すなわち延伸チェストの両端から出る蒸気の強力な低減が可能になり、この装置は、実際には、上記で説明した特定の構造により、延伸処理によって誘発される加熱中でもその構成要素の完全な整列を維持する。
【００１６】
上記の装置では、延伸チェストは、装置の長手方向縁の１つに沿って相互にヒンジ止めされている２つの重なり合った半体部分で構成され、それにより、開いた装置内でトウの引き込みを作業することができ、したがって、トウ引き込みを閉じた装置内でその一方の端部から作業することによって行わなければならない従来技術の装置−円形の延伸チャンバを有するタイプおよび長方形延伸チャンバを有するタイプの両方に比べて、驚くべき簡易化が達成される。
【００１７】
上記で述べた特許はまた、処理中に破断することがあるトウを引き込むための装置も開示している。この装置は、破断していないトウの流れを中断することなく、破断したトウの引き込みを行うことを可能にする。しかし、この装置は機械的な観点から完全には機能するが、装置が蒸気圧を受けている間に破断したトウの引き込みが行われるときにその使用に問題が生じる。実際には、装置に再挿入された破断したトウの頭部は、その経路の前半で、反対方向に流れる強い蒸気流と遭遇するため、トウを形成するフィラメントの少なくとも一部を引き裂き、装置内、特に蒸気シール内にそれらを広げ、そのために装置を汚染し、場合によっては隣接するトウを損傷させずに引き込み作業を終了させることは非常に困難である。
【００１８】
したがって、安全な状態で破断したトウを引き込む作業に進むためには、製造バッチの終了を待って蒸気の供給を止め、生産を中断する必要がある。しかし、標準的なタイプの炭素繊維、すなわち、繊維の延伸レベルがその破断点より十分に低いままである炭素繊維を処理する場合、この欠点は、完全に許容可能であり、これは、上記の装置によって提供される特別な利点と考えられ、そのため、トウの破断は、かなりまれな事象であり、上記で述べた生産停止による重大な経済的問題を引き起こさない。
【００１９】
非常に高い性能を有し、典型的には航空宇宙用途向けの炭素繊維の場合、要求される延伸レベルは、その代わりにかなり高く、しばしば繊維の破断点に非常に近い。したがって、この種の繊維を処理する場合、トウの破断はもはや一時的な発生ではなく、設計段階で考慮されるべき正常な生産挙動内に入る。したがって、上記で説明した装置は、安定成長の非常に興味深いセクタでもあるこの生産分野において満足のいくように使用することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、本発明の目的は、上記で述べた国際公開第２０１４／１９９３４１号パンフレットに開示された装置の全ての典型的な利点を提供しながら、装置内で同時に処理されている他のトウ上の延伸作業を中断することなく破断したトウを引き込む作業を行うことも可能にする延伸装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この目的は、本発明によれば、添付の請求項１に規定される特徴を有する、加圧された飽和または過熱蒸気環境における繊維トウの延伸装置によって達成される。本発明のさらに好ましい特徴は、従属請求項に規定されている。
【００２２】
本発明による、加圧された飽和または過熱蒸気環境における繊維トウの延伸装置のさらなる特徴および利点は、非限定的な形でのみ与えられ、かつ添付の図に例示されたその好ましい実施形態の以下の詳細な説明により、より明確に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による多重延伸装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示す装置の扁平チューブ要素の半分の拡大された側面図である。
【図３】本発明の装置の前記扁平チューブ要素の一方の端部に関する、図２のパネルＩＩＩ内に囲まれた詳細のさらなる拡大された側面図である。
【図４】図３に示された扁平チューブ要素の端部の斜視図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線による、本発明による延伸装置の扁平チューブ要素の断面図である。
【図６】図１に例示された複数の延伸装置の全体的な側面図であり、扁平チューブ要素は閉位置で示されている。
【図７】図１に例示された複数の延伸装置の全体的な側面図であり、扁平チューブ要素は開位置で示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
扁平チューブ延伸チェスト
隣接するいくつかのトウを処理するために、有効性、費用対効果およびアクセス可能性の点で改善された結果を達成し、他のトウの処理を中断することなく破断したトウの引き込みを実行する追加機会を伴って、本発明の延伸装置は、多重構造の使用を提供する。前記多重構造は、いくつかの隣接する狭小の延伸チェスト、すなわち、それぞれの延伸チャンバの内部に１Ｋから１００Ｋ、好ましくは３Ｋから２４Ｋのカウントを有する単一トウを収容するのに十分な幅であるか、またはより広い実施形態では同じカウントの最大３〜４の隣接するトウを収容するのに十分な幅である延伸チェストからなる。
【００２５】
前述の延伸チェストの各々は、延伸チェストの機能性を規定する特徴に関して先行特許国際公開第２０１４／１９９３４１号パンフレットに開示された一般原理に基づいて作製されるが、その開閉システムおよび過熱された加圧スチームの供給に関して大きな相違があり、これは、以下でより良好に強調される。既知の構造の教示にしたがって完全に設計された延伸チェストの構成要素が、次いで、その形状および構造に関する詳細についての任意のさらなる情報について前述の特許を参照して合成的に説明される。図１に全体として概略的に示す本発明の延伸装置を構成するために、個々の延伸チェストは、隣り合わせに、短い相互距離を離して、たとえば２５〜１２０ｍｍ、好ましくは４０〜８０ｍｍの中心間距離を有し、これらを分離する空隙を有して配置される。本発明に開示する多重延伸装置の延伸チェスト１の総数は、各延伸チェストの全体的な横幅、所望の生産性、および生産作業者によるアクセス性にしたがって規定される。一例として、延伸装置は、１２〜３６個の延伸チェスト１を含むことができる。
【００２６】
本発明の複数の延伸装置の各延伸チャンバ２は、２つの対向するハーフチェスト、それぞれ上側ハーフチェスト１ｔおよび下側ハーフチェスト１ｂからなる、全体的に狭小の平行六面体形状のそれぞれの延伸チェスト１の内側にこうして形成される。延伸チェストの下側ハーフチェスト１ｂは固定されているが、上側ハーフチェスト１ｔは、以下詳細に例示する特定の制御機構によって、迅速に持ち上げられ、下降するように移動させることができ、したがって、延伸チャンバ２への直接的かつ完全なアクセスを与えて、トウ引き込みおよびそのチャンバの清掃の作業を行うことができる。ガスケットが、延伸チェストのハーフチェスト１ｂおよび１ｔの２つの対向する長手方向の縁に対応して形成された適切なシート内に設けられている。前記ハーフチェストは、所望の形状を有する蒸気延伸チャンバ２を一緒に形成するために、内部に適切に成形されている。
【００２７】
予想される数の隣接するトウ（１〜４個）を収容するために、内部蒸気延伸チャンバ２（図４および５）は、非常に低い高さ（７〜１０ｍｍ）および厳密に必要な幅（５〜１００ｍｍ、好ましくは２０〜４０ｍｍ）を有し、このため、本明細書では、これは、従来技術の円形チューブ延伸チャンバおよび長方形延伸チャンバの両方に対して、「扁平チューブ」延伸チャンバと定義される。この延伸チャンバの扁平チューブ構造は、同じ量のトウを処理する従来の円形チューブ延伸チャンバと同等またはそれよりも低い蒸気延伸チャンバ２の内部容積を有することを可能にする。それと同時に、延伸チャンバ２の長方形形状は、このサイズのトウが必然的に望ましくない円形形状をとる円形チューブチャンバ内で起こるものとは対照的に、完全に平坦な位置で１００Ｋまでのトウをその中に収容することを可能にする。この円形形状を仮定すると、実際、トウの単一フィラメントには機械的な応力が不適切な形でかかり、最終的な炭素繊維に欠陥を生じさせる。
【００２８】
また、延伸チャンバ２の扁平チューブ構造はまた、特に延伸チェストの２つの対向する端部の蒸気シールに関して、（より低い機械加工コストのために）製造段階および（繊維の入口および出口開口部からの蒸気損失がより低いことにより）作業中の両方において、他の利点を達成することも可能にする。円形断面の延伸チェストの圧力シールを製造することは、実際、非常に複雑な問題であるが、本発明の扁平チューブ延伸チェストでは、そのようなシールは、構造の詳細を参照する先行特許の国際公開第２０１４／１９９３４１号パンフレットに既に開示されているように非常に簡単な方法で、延伸チェストの２つの対向するハーフチェスト１ｔ、１ｂの内面の通常の機械加工によって製造される。要するに、この機械加工プロセスは、トウの走行方向に対して垂直な方向を有する一連の対称的に対向する平行な溝を形成することを含み、この平行な溝は、したがって、溝無しの対向する領域における制限部によって分離された一連のより深いコンパートメントを形成する。
【００２９】
円形チューブ延伸チャンバは、最終的に、本発明の扁平チューブチャンバとは対照的に、開放できないという非常に重大な欠点を有しており、トウ引き込み作業中およびトウの破断後の清掃作業中の両方において困難および時間の損失を生じさせる。
【００３０】
蒸気延伸チャンバ２内に非常に均一な温度（ΔＴ°≦１℃）を得るために、延伸チェスト１の２つのハーフチェストは、高熱伝導率金属で形成される。アルミニウムまたはアルミニウム系軽合金は、優れた熱伝導率、良好な機械的特性および低い比重を組み合わせるので、この目的に適した材料である。
【００３１】
延伸チェストの支持構造
本説明の導入部で述べたように、蒸気延伸チャンバ２は、高温で加圧された飽和蒸気または過熱蒸気を含有しなければならない。チャンバ２内の標準的な条件は、したがって、１２０〜１９０℃の温度範囲および１〜１０バールの圧力範囲で変化し得る。好ましくは、最適な作用条件は、１４０から１６５℃（２．５から６バール）であるが、特別なコポリマーを含む処理されたＰＡＮ前駆体の特定のレシピには、上記で示された領域から外れた作動温度および結果として生じる圧力が依然として必要とされ得る。これらの温度および圧力条件では、延伸チェスト１は、それらを形成する２つのハーフチェストが、延伸チェスト１の開方向の、蒸気の内部圧力によって決定された前記ハーフチェストの内壁にかかる高い負荷にもかかわらず、所望の位置で相互に接触して安定したままであることができるように適切に支持されなければならない。
【００３２】
したがって、上述の先行特許に開示されたものと同様に、チェスト１の２つのハーフチェスト１ｔ、１ｂの、その開方向（Ｚ軸、またはトウの走行平面に対して垂直な方向）に対する所定の位置の維持を可能にする一方で、チェスト１を形成する２つのハーフチェストの、長手方向（ｘ軸）に沿った、この方向のその熱膨張を可能にするのに十分な可動性を可能にする、延伸チェスト１を支持する剛性構造体が提供される。上記で述べた特許に開示されているものとは異なり、第３の軸ｙ、すなわち水平面内の横断方向軸に沿ったチェスト可動性を提供することはここではもはや必要ではなく、その理由は、この方向の延伸チェストの幅が小さいことにより、この方向の熱膨張の程度は完全に無視することができ、この膨張は、いずれの場合も、チェスト１の２つのハーフチェスト間に位置決めされたシールの弾性変形によって吸収されるためである。
【００３３】
この支持構造は、延伸チェスト１のものよりも大きい構造的剛性を有するので、延伸チェスト１を強制的に平坦に維持することができ、装置の作動中に生じる熱膨張による内部応力が、前記延伸チェストのアーチングおよびねじれを生じさせ得ることを防止する。最後に、延伸チェストの小さいサイズ、および多重装置内で延伸チェストを隣接する延伸チェストから分離する空隙によって、高圧および高温で連続的に蒸気を導入することによって延伸チェスト内で生成される熱の優れた処分が可能になり、それにより、「熱い」チェスト１から関係する支持構造体への熱の顕著な伝達を回避し、上記の２つの要素の間に断熱材の層を介在させる別のオプションを有して、この支持構造体を「冷たい」温度、すなわちほとんど室温の温度に維持することが可能となり、したがって、「冷たい」支持構造は、いかなる熱膨張の重要な問題も示さない。
【００３４】
延伸チェスト１の各々の支持構造は両側にあり、下側に強力な支持ベース３を有し、上側に締め付けバー４を有し、いずれも、延伸チェスト１のものと実質的に等しい幅および長さの寸法を有する。具体的には、支持ベース３は、対向端部において延伸チャンバ１の下側ハーフチェスト１ｂに固定（吊り下げ）された蒸気分配装置５の収容のためのスペースを残すために、延伸チェスト１よりも僅かに短い長さを有している。
【００３５】
支持ベース３は、ベース３が延伸装置のフレームにその対向する端部に対応してのみ一体化されていることを考慮して、延伸チェスト１に必要な曲げ剛性を与えるように、幅よりもはるかに大きな高さを有する鋼板からなる。対照的には、締め付けバー４は、その幅より十分小さい厚さを有しており、その理由は、長手方向のその曲がり剛性は、その側部の一方に対応して締め付けバー４と一体的なガイドプレート６によって、たとえば、複数のねじ６ａによって確実にされるためである。ガイドプレート６は、支持ベース３に隣接して、締め付けバー４の長手方向に必要な曲げ剛性を確保するのに十分な高さで下方に延び、この締め付けバー４の案内機能も有して、延伸チャンバ２の開閉を生じさせ、この方法は以下に詳細に説明する。
【００３６】
本発明による多重延伸装置の主な特徴により、支持ベース３および締め付けバー４と、それぞれの下側ハーフチェスト１ｂおよび上側ハーフチェスト１ｔとの間の連結は、横断軸ｙ軸に沿ったそのようなハーフチェストの変位を可能にすることなく、長手方向ｘ軸に沿った関連するハーフチェストの自由度を、上記ですでに述べたように可能にするように行われなければならない。同時に、そのようなタイプの連結は、２つのハーフチェストとそれぞれの支持要素との間に一定の距離を維持しなければならず、それによって、断熱材として作用する、こうして形成された適切な空隙により、支持要素への熱の伝達を制限する。
【００３７】
したがって、この種の連結は、好ましくは、本発明によれば、支持ベース３の上側および締め付けバー４の下側それぞれに固定された複数の下側ガイドロッド８および上側ガイドロッド９（好ましくは絶縁複合材料からなる）によって得られ、これらのガイドロッドにはＴ字状の断面を有するガイドヘッドが各々に設けられて、２つのハーフチェスト１ｔ、１ｂの、下側ハーフチェスト１ｂの下側および上側ハーフチェスト１ｔの上側それぞれ内に設けられた対応するレールに小さな遊びを有して摺動式に係合しやすくする。
【００３８】
支持ベース３の上側は、事前に完全な平坦性を提供するために、その製造プロセス中に研削される。したがって、対応する下側ガイドロッド８は、標準的なねじ手段によってその側に直接固定され、そのようなガイドロッドのＴ字ヘッドのウィングは、自動的に同一平面上に整列する。Ｔ字ヘッドのウィングとハーフチェスト１ｂの下側部分内に形成されたレールとの間の小さな遊び（図５の断面図によく示されている）を有した係合により、下側ハーフチェスト１ｂは、したがって、加熱による熱膨張にかかわらず、装置の延伸作業中、完全に整列されたままである。しかし、下側ハーフチェスト１ｂは、下側ガイドロッド８によって打ち消されるいかなる横断方向の（Ｙ軸に沿った）変形も受けることはできず、一方で下側ガイドロッド８のＴ字ヘッド上の下側レールの摺動により、自由に長手方向に膨張する。Ｔ字ロッドの高さは、最終的に、支持ベース３と下側ハーフチェスト１ｂの下側との間に作り出された空隙の厚さを決定し、その空隙は、下側ハーフチェストから支持ベースへの熱伝達を制限するのに必要である。
【００３９】
締め付けバー４の場合、また、その特別な構成の観点から、平坦性状態は、この要素の一体的な機械加工によって保証することはできず、そのため、締め付けバー４を上側ハーフチェスト１ｔ上に組み付ける間の適切な調整によって得られる。このため、それぞれの上側ガイドロッド９は、相互反対方向を有する二重ねじ山が設けられた特別なブッシュ９ａによってバー４に連結され、それによって、その一回りごとにブッシュの非常に小さい軸方向変位（０．５ｍｍ）、したがって非常に正確な微調整の可能性が得られる。上側ハーフチェスト１ｔの最終的な固定位置は、上側ハーフチェスト１ｔが下側ハーフチェスト１ｂに関連して完全に平坦な形状をとるまで、締め付けバー４への各連結点に対応して高精度にこうして調整され得る。
【００４０】
上記で説明した延伸チェスト１の支持構造は、作用温度において延伸チェストの加熱によって生じた熱膨張による、２つの延伸ハーフチェスト１ｔ、１ｂのｘ軸に沿った自由な移動を可能にすることを目的として本出願人によって検討されてきた。これらの熱膨張が起こる方向をより良好に制御し、２つの延伸ハーフチェスト１ｂ、１ｔの間で一貫性を持たせるために、これらのハーフチェストの各々に、設定位置を有する単一の固定点が設けられ、すべての他の接触点が、軸ｘの方向に可能な限り低い摩擦抵抗を有することもまた、好ましい。
【００４１】
この固定点は、単一のガイドロッド８／９のＴ字ヘッドをそれぞれのハーフチェスト１ｂ／１ｔに、たとえば溶接またはねじによってしっかりと固定することによって得ることができ、それにより、このガイドロッドの位置は、前記ハーフチェストの固定された基準点となる。好ましくは、このようなガイドロッドは、２つのハーフチェストのレールとそれぞれのガイドロッドのＴ字ヘッドとの間の相互の動きの振幅を最小限にするために、ハーフチェストの中心線に配置されるものである。
【００４２】
上記で説明した配置は、本発明による延伸装置の各延伸チェスト１を、独立し、開閉が容易なユニットにして、したがってトウの初期引き込みと、２つのハーフチェスト１ｂおよび１ｔの保全作業および／または取り換えとの両方を非常に容易にかつ迅速にして、種々の作業プロセスまたは種々の材料の繊維に適合させる。
【００４３】
延伸チェストの開放を制御する機構
各延伸チェスト１の開閉運動は、固定されたガイドプレート６を介して締め付けバー４に付与された対応する運動によって上側ハーフチェスト１ｔを上昇させ、下降させることによって得られる。この目的のために、ガイドプレート６は、いくつかのスロット７を、その中に形成するのに十分な厚さを有する薄い鋼板で作製され、これらのスロットには、支持ベース３の側方側に規則的な間隔で固定された側方ガイドロッド１０のＴ字ヘッドが摺動式に係合される、低減された厚さの内側段付き縁が設けられる。スロット７は、対応してガイドプレート６に沿って離間され、それらの長手方向軸を平行かつ垂直に有する。この構成により、ガイドプレート６上に作用することによって締め付けバー４の持ち上げ／下降を得ることができ、ガイドプレート６は、段付き縁を有するスロット７と側方ガイドロッド１０のＴ字ヘッドとの間の結合により、垂直面上でのみ移動することができる。ガイドプレート６によって決定される追加の横方向バルクは非常に小さいことに留意する価値がある。たとえば、ガイドプレート６の厚さは５〜１０ｍｍの範囲内とすることができ、それにより、本発明による多重装置の単一の延伸チェスト１の横方向バルク全体は、ガイドプレート６の制御レバレッジシステムが支持ベース３の厚さ内に完全に含まれていることを考慮して、延伸チェスト１の選択されたサイズに応じて、好ましくは４０〜８０ｍｍの間に含むことができ、これは、図および以下の詳細な説明から明確である。
【００４４】
ガイドプレート６の上昇／下降運動は、図２の全体図に明瞭に示され、さらに詳細に図４の分解図に示されている連接式のレバレッジシステムを介して得られる。
【００４５】
このようなレバレッジシステムは、複数の平行な第１のレバー１３の一方の端部にヒンジ止めされた単一の水平タイロッド１２を備え、第１のレバーの他方の端は支持ベース３にヒンジ止めされている。複数の平行な第２のレバー１４は、一方の端部が対応する第１のレバー１３の内側点にヒンジ止めされ、他方の端部がガイドプレート６にヒンジ止めされている。それらの移動の間、レバー１４は、前記支持ベース３に形成された低減された厚さのくぼみ内に収容される。この構造により、本発明の重要な追加の特徴によれば、ガイドプレート６の制御レバレッジシステム全体は、延伸チェスト１および隣接するガイドプレート６の全体的な横方向バルクを越えない横方向バルクを有し、これは、図５の断面図を調べると明確に見える。この結果を得ることを可能にする他のタイプの機構、すなわち、各延伸チェスト１の完全かつ独立した開口部を有する低減されたバルクを、本発明の延伸装置に同様に使用することができる。したがって、そのような機構は、本発明の保護範囲内に等しく含まれると考えられるべきである。
【００４６】
図４および図５を組み合わせて検討することにより、上述した単一レバーの特定の形状を理解して、ガイドプレート６の最終的な移動が、必ずその平面に対して偏心している事実と両立させながら、単一レバーが及ぼす力が延伸チェスト１の中心線平面に対して可能な限り中心にあることを得ることが可能になる。しかし、この規定は単に例として提供されており、同じ目的を達成するためにレバーの他の配置および構成が利用可能である。
【００４７】
しかし、有利には、レバー１３が直線状であり、レバー１４がＣ字形のレバーであるレバーの説明した形状および配置は、前記レバーの作用位置を得ることを可能にし、すなわち、延伸チェスト１が閉じているとき、レバー１３，１４のヒンジ点は全て一直線上に整列されている。このようにして、延伸チャンバ２が加圧されると、平衡位置に留まる前記レバー上で回転トルクは決定されない。別の（例示されていない）実施形態では、延伸チャンバ２が加圧されたときに前記チェストの可能性のある偶発的な開放を防止する目的で、延伸チャンバ１の前記閉位置において、レバーレッジ機構の安全位置を提供する、すなわち、前述のヒンジ点が、整列されず、延伸チェスト１の閉方向の、レバー１３および１４上の適度なトルクを決定する位置を提供する、レバレッジシステムを採用することも可能である。
【００４８】
図１、図３、図６および図７に明瞭に示されているように、上記で説明したレバレッジシステムの制御運動は、一方の側が装置フレームにヒンジ止めされ、反対側の端部が水平のタイロッド１２にヒンジ止めされた、油圧または空気圧シリンダ／ピストンアセンブリ１６に委ねられる。明らかに、各締め付けバー４は、関連するシリンダ／ピストンアセンブリ１６によって制御され、それにより、適切な制御プログラムを介して、本発明の装置内のすべての異なる隣り合わせの扁平チューブ延伸チェスト１を、装置の定期的な始動または停止中、同時に開く／閉じることができ、代替的には、個々に、すなわち、問題が起きた特有の延伸チェスト１上に、前記問題の解決、たとえば破断したトウの取り換えを可能にするために作用することにより、隣接する延伸チェスト内で蒸気延伸プロセスを受けているトウの処理を中断することなく作業することができる。本発明の多重延伸装置における隣り合わせの延伸チェストの間隔に応じて、シリンダ／ピストンアセンブリ１６を単一の列に配置するか、または（図に例示されるように）２つの平行な列に交互にずらして配置することが好ましくなり得る。
【００４９】
採用されたコマンド、油圧または空気圧のタイプ、およびプラント特有の特徴に応じて、装置は、たとえば装置フレームと水平タイロッド１２との間に、または他の適切な位置に配置された制限装置１９を備えていてもいなくてもよい。
【００５０】
蒸気回路
蒸気延伸チャンバ２内の過熱され加圧された蒸気の導入は、すでに見ているように、延伸チェスト１の２つの対向する端部で、従来のねじによって下側ハーフチェスト１ｂに懸架され、固定された２つの蒸気分配器５によって行われる。この配置は、ボイラＣによって供給される蒸気分配システムＤとの分配器５の連結が可撓性ホースＦによって行われるという事実によっても、蒸気分配器５が、延伸チェスト１の熱膨張運動を自由に追従することを可能にする。蒸気分配器５の重量は、これが非常に小さい場合であっても、下側ハーフチェスト１ｂがもはやこの位置では支持ベース３によって支持されていないことを考慮して、蒸気分配器が懸吊されている下側ハーフチェスト１ｂの最終部分の変曲を引き起こし得ることを回避するために、このような分配器の下側部分には、フレームから突出してフレームに一体化された、基準面に当接する長さ調節可能なねじ付きバー２１が設けられ、フレーム上では、ねじ付きバー２１は、熱膨張による延伸チェストの運動に追従して自由に摺動することができる。
【００５１】
蒸気分配器５には、ボイラＣから分配システムＤおよび可撓性ホースＦを通って加圧された過熱蒸気が供給される（２２）。蒸気入口２２において、蒸気分配器５への内部マニホルドは、前記入口を、下側ハーフチェスト１ｂの厚さに形成された（図４および図５の断面で見ることができる）１つまたは複数の長手方向チャネルに連結する。前記チャネルは、加圧された蒸気をハーフチェスト１ｂの中心線まで導き、これにより走行する繊維上に結露水が形成され、それによって繊維が損傷する危険性を避けるために、前記延伸チェストの予熱を実行する。この中心位置において、前記内部チャネルは、既知の蒸気延伸プロセスが実施される延伸チャンバ２内に開口する。高温で延伸チャンバ内の中央位置に導入された高い加圧蒸気は、延伸チャンバ２の２つの対向する端部に向かって移動し、蒸気圧力が徐々に低下する上記で説明された蒸気シールを通過し、最後に処理されているトウの入口および出口開口部から逃げる。同様の蒸気供給システム（図示せず）が、上側ハーフチェスト１ｔに設けられている。
【００５２】
図４の考察から明らかに分かるように、蒸気延伸チャンバ２の圧力シールは、本発明の装置の外部では直接的には開かず、下方にある幅広い空の空間または吸引フードと流体連結する下側ハーフチェスト１ｂの細長い端部空洞に対応して終了する。この吸引フードは、蒸気分配器５の内部に形成されており、吸引ファンに連結され２３、この吸引ファンは、トウの入口および出口開口部から蒸気が漏出することを防止するのに十分な、僅かな負の圧力を吸引フードの内側に維持しながら、前記開口部を通る空気の僅かな流れを吸引フードの内側に向ける。この空気流の流量は、調節可能な位置ダイヤフラム２４によってトウの前記入口および出口開口部を詰まらせることによって調整することができ、このダイヤフラムは、それ自体公知の方法でこのような開口部の外部から適用される。吸引入口２３を通って、蒸気分配器５の内部空洞内に集められる凝縮水がある場合は、取り除かれ、前記分配器の底部の傾斜によってこの位置に適切に運ばれる。
【００５３】
最終的な検討事項
前述の説明により、本発明がどのように意図された目的に完全に到達したかが明確に分かる。実際、各々が極端に小さい横方向バルクを有するより多くの隣り合わせの延伸チェスト１を備える多重延伸装置により、先行した前述の特許の長方形断面を有する延伸チャンバの関連する利点を、円形チューブ延伸チャンバの使用の柔軟性と関連付けることを可能にするが、この、円形チューブタイプの延伸チャンバの典型的な欠点、すなわち平坦なトウ変形、非常に長いトウ引き込み作業、およびトウが破断した場合の延伸チャンバの清掃における大きな困難性に煩わされることはない。本発明の複数の装置の個々の扁平チューブ延伸チェストが個々に開閉できるという事実により、残りのトウに対する処理を中断することなくまたは別の形で中断することなく、破断したトウの状況に介入することが可能になり、この介入は、従来技術の円形チューブ延伸装置内で起こること、この場合、トウ破断後の新しいトウ引き込みの作業が非常に長くて複雑であるため、過剰に長いダウンタイムを回避するために、通常、トウの挿入に前から準備されていた１つまたは複数の予備の作動していない延伸チューブを設ける必要がある場合とは対照的に、非常に迅速に行うことができる。
【００５４】
これらの注目すべき結果は、扁平チューブ延伸チェストの採用、および前記延伸チェストの完全に革新的な開閉機構によって可能にされており、この開閉機構では、延伸チェストの上側ハーフチェストの傾斜の代わりに持ち上げることを達成するために、延伸チェストの長手方向軸に平行な軸を有する従来のヒンジの代わりに、横断方向の軸を有するヒンジが設けられ、こうして前記機構によって占有される空間の劇的な低減を可能にする。本出願人の先行特許による長方形のチャンバ延伸装置に既に存在する技術的特徴はまた、「熱い」延伸チェストおよび関係する「冷たい」支持構造の分離、延伸チェストの迅速な開放、ラビリンス平面シールの効率性、延伸チャンバの端部吸引フードなどの前記従来の機械の肯定的な特徴のいずれも失うことなく、延伸チェストの新しい設計に適合するように再設計され調和されている。
【００５５】
しかし、本発明は、上記で例示した特定の配置によって限定されるものとみなされるべきではなく、これらは、本発明の例示的な実施を示すに過ぎないが、当業者の理解範囲内のすべての種々の変形形態が、もっぱら特許請求の範囲によってのみ規定される本発明それ自体の範囲から逸脱することなく可能である。
【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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【国際調査報告】
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