[发明专利]碳纤维束的制造方法以及碳纤维前驱体纤维束的加热炉

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维束的制造方法和碳纤维前驱体纤维束的加热炉，特别涉及使用纤维束的加热炉的碳纤维束的制造方法，该纤维束的加热炉能够适当地应用于碳纤维束制造工序中前驱体纤维束的预氧化炉。

背景技术

碳纤维由于比强度、比弹性率、耐火性、耐热性、耐久性等优秀，所以其适用领域越来越广。碳纤维由前驱体纤维烧制而成，其工序包括预氧化工序、预碳化工序、碳化工序。在预氧化工序中，在氧化环境下对前驱体纤维进行热处理，对前驱体纤维施加热的稳定性。该预氧化工序是碳纤维制造工序中最需要时间的工序，与碳纤维性能的体现有较大的关系。现在，因为在工作中的碳纤维制造工厂的预氧化炉内在宽度方向上存在温度不均，所以在碳纤维上产生处理不均。

在由热风对行进的碳纤维前驱体纤维束进行热处理的热处理室和使热风从热处理室的下游部向上游部循环的循环流道邻接的预氧化炉中，与外部空气接触的壁侧的热风的温度较低，与循环流道和热处理室相接触的壁侧的温度变高，在通过送风风扇后，也保持该温度分布而向热处理室供给热风，这是产生温度不均的原因。从碳纤维的品质的均匀化、产量的提高的观点出发，寻求使预氧化炉内的温度分布均匀化。

关于用于使该预氧化炉内的温度分布均匀化从而消除温度不均的具体的方案较多，例如有日本特开2000－088464号公报(专利文献1)、日本特开2001－288623号公报(专利文献2)、日本特开2003－155629号公报(专利文献3)、日本特开2008－138325号公报(专利文献4)以及日本特开2008－280640号公报(专利文献5)等。其他的，关于使预氧化炉内的风速以及温度分布均匀化的方案例如有日本特开2007－247130号公报(专利文献6)以及日本特开2008－267794号公报(专利文献7)。

另外，使热风循环方式的处理气体浓度均匀化的方案有日本特开昭59－116419号公报(专利文献8)。

具体来说，在专利文献1中，在加热处理室内的纤维导出入部附近，设置有被隔热材料覆盖的热风吹出喷嘴来防止散热，同时在喷嘴内设置加热单元和温度控制传感器来补充失去的散热量。在专利文献2中，在加热处理室外的对流加热型热风循环流道设置作为热风搅拌装置的静态混合机，使通过该静态混合机时的压力损失为3Pa以上，从而使热风循环流道的加热处理室内的、特别是温度分布以及气体浓度分布均匀，不产生预氧化工序的处理不均，由此在实现所得到的连续纤维束的物性的均匀化的同时使生产效率提高。

另外根据上述专利文献3，将预氧化炉的炉壁做成双重构造来防止炉壁的散热引起的处理室内的温度不均，并且设置从双重构造的内壁朝向丝条行进方向突出的风向转换用翅片，从而实现处理室内温度的均匀化和生产效率的增加。在专利文献4中，控制预氧化炉的前驱体纤维束出入口附近的外部空气温度，将炉内的温度变动抑制在10℃以下。

根据上述专利文献5，在热处理室的外侧、热处理室的宽度方向的两侧壁上，分别设置有具备热风送风机构的第一以及第二热风循环流道，第一循环流道的一端与第一热风供给喷嘴连接，第二热风循环流道的一端与第二热风供给喷嘴连接，并且第一热风循环流道的另一端与第一热风吸入喷嘴连接，第二热风循环流道的另一端与第二热风吸入喷嘴连接，利用第一以及第二循环流道包围热处理室的相对于丝条移送方向的两侧，防止向热处理室外的散热，并且通过在丝条的宽度方向的两侧上下多层地配置并在每层将热风上下交替地吹出来使丝条宽度方向的热风温度以及风速的分布均匀化。

根据上述专利文献6，利用在热风吹出口使两张多孔板重叠，具有通过将一方的多孔板并行移动来使开口面积可变的宽度方向的风速控制机构，另外在热处理室的宽度方向两侧壁面上沿丝条方向设置风向改变板的预氧化炉来实现使热处理室内行进的丝条温度的均匀化。

根据上述专利文献7，折返辊的内部被划分成多个区域，通过在其中至少一个区域具备能够进行加热机构或冷却机构的控制的温度调整机构来控制宽度方向的纤维温度差从而减小热处理不均。

根据上述专利文献8，通过使一分为二的气流在合流之后马上通过流体混合器来使其均匀混合而向炉内循环，从而使丝条间的品质不均消失。