CN103764891B - 蒸汽拉伸装置 - Google Patents

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Abstract

蒸汽拉伸装置，具备导入加压蒸汽的蒸汽室（10）、和与上述蒸汽室的丝条入口邻接的第一密封室（2）以及与上述蒸汽室的丝条出口邻接的第二密封室（3），对行走的丝条（Z）进行加压蒸汽的给与和拉伸。上述蒸汽室具有导入蒸汽的蒸汽导入部（4），上述第一以及第二密封室（2、3）分别具备从内壁面上下分别朝向上述丝条延伸设置多个板片的迷宫式密封部（22、32）。上述蒸汽拉伸装置具有防止行走的丝条与上述板片接触的第一及/或第二丝条位置限制杆（8、7）。各丝条位置限制杆在与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向延伸，并配置在相对于上述蒸汽导入部（4）隔着上述丝条的相反侧。

Description

蒸汽拉伸装置
技术领域
本发明涉及纤维丝条的蒸汽拉伸装置，更为详细地涉及特别适宜能够以高倍率稳定地拉伸丙烯腈系碳纤维用前体纤维丝条的蒸汽拉伸装置。
背景技术
在纤维制造领域中，以往已知有使用加压蒸汽的拉伸技术。加压蒸汽是由于能够得到比大气压条件下的热水更高的温度，并且，水分的存在产生纤维素高分子的可塑化效果，能够实现高倍率的拉伸。
另一方面，在使用加压蒸汽的拉伸装置中，存在丝条因喷出的加压蒸汽而摆动，与装置内部的构成部材摩擦的情况。尤其是在蒸汽拉伸装置的迷宫式密封部分，虽然为了提高蒸汽的密封性，而优选采用具有多个从密封室的内壁面朝向丝条以直角地延伸的板片的迷宫式密封构造，但在该迷宫式密封部分和丝条接触的情况下，会损伤丝条表面，并且成为单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故发生的原因。这些事故在后续的耐火化、碳化等的工序中进一步发生起毛，也成为有损所得到的碳纤维的等级的原因。
作为在使用加压蒸汽的拉伸装置中防止丝条的起毛发生的方法，迄今为止提出了如下方案：例如如日本特开平7－70862号公报(专利文献1)那样，在蒸汽将要与丝条接触之前拉伸丝条的方法；如日本特开平8－246284号公报(专利文献2)那样，具备用于预热导入丝条的蒸汽箱的方法；还有如日本特开2008－240203号公报(专利文献3)、日本特开2009－174073号公报(专利文献4)等那样，在拉伸装置的跟前配置圆筒状的引导件，并通过使该引导件与丝条接触来除去扭绞的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7－70862号公报
专利文献2：日本特开平8－246284号公报
专利文献3：日本特开2008－240203号公报
专利文献4：日本特开2009－174073号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，即使使用上述专利文献1～4公开的技术，也不是能够完全防止丝条和迷宫(曲折)部分接触的技术，无法大幅度改进因单纤维切断所致的等级降低、生产效率的降低。
本发明的目的在于提供如下的蒸汽拉伸装置：在对丝条施加加压蒸汽拉伸时，通过防止丝条和蒸汽拉伸装置的迷宫式密封部分的接触来大幅度改进起毛的发生和断丝事故等，可以制造高等级的碳纤维用前体纤维。
用于解决技术问题的方案
本发明的基本结构如下：蒸汽拉伸装置，具备导入加压蒸汽的蒸汽室、和与上述蒸汽室的丝条入口邻接的第一密封室以及与上述蒸汽室的丝条出口邻接的第二密封室，对行走的丝条进行加压蒸汽的给与和拉伸，上述蒸汽室具有导入蒸汽的蒸汽导入部，上述第一密封室以及上述第二密封室具备迷宫式密封部，该迷宫式密封部具有从上下内壁面分别朝向上述丝条延伸设置的多个板片，上述蒸汽拉伸装置具有防止行走的丝条与上述板片接触的第一丝条位置限制杆，该第一丝条位置限制杆，在与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向延伸，相对于上述丝条位于与上述蒸汽导入部相反的一侧，配置在上述第二密封室的如下板片和上述蒸汽导入部之间，上述板片为，相对于上述丝条位于与设置于上侧或者下侧的上述蒸汽导入部相同侧的、且处于最接近上述蒸汽室的板片，该第一丝条位置限制杆配置在如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，上述一个水平面为，通过在上述第一丝条位置限制杆中最接近于丝条的点之水平面，上述另一个水平面为，上述第二密封室的上述多个板片之中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第一丝条位置限制杆相同侧的、最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面。
根据优选的方式，上述第一丝条位置限制杆是棒状或者板状，上述第一丝条位置限制杆的靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工。再有，上述第一丝条位置限制杆配置于蒸汽室中，其中上述第一丝条位置限制杆的最接近丝条的点距离上述蒸汽室的丝条出口平面为相对于上述蒸汽室的丝条行走方向的长度1/4以下的距离为好。另外，期望是上述板片的靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工的板片。
再有，优选上述蒸汽拉伸装置还具有防止行走的丝条与上述板片接触的第二丝条位置限制杆，上述第二丝条位置限制杆，在与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向延伸，相对于上述丝条位于与上述蒸汽导入部相反的一侧，配置在上述第一密封室的如下的板片和上述蒸汽导入部之间，上述板片为，相对于上述丝条位于与设置于上侧或者下侧的上述第二丝条位置限制杆相同侧的、且处于最接近上述蒸汽室的板片，上述第二丝条位置限制杆配置在如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，上述一个水平面为，通过在上述第二丝条位置限制杆中最接近于丝条的点之水平面，上述另一个水平面为，上述第一密封室的上述多个板片中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第二丝条位置限制杆相同侧的、最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面。
优选上述第二丝条位置限制杆是棒状或者板状，上述第二丝条位置限制杆的靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工，优选上述第二丝条位置限制杆配置于蒸汽室中，其中上述第二丝条位置限制杆的最接近丝条的点距离上述蒸汽室的丝条出口平面为相对于上述蒸汽室的丝条行走方向的长度1/4以下的距离。另外，优选是上述板片的接近丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工的板片。
还有，也可以第三丝条位置限制杆，在与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向延伸，配置在隔着丝条的上侧及/或下侧的、且与上述第一密封室的板片中最接近装置的丝条入口的板片在丝条行走方向上游侧接近的位置，上述第三丝条位置限制杆位于如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，上述一个水平面为，通过在上述第三丝条位置限制杆中最接近于丝条的点之水平面，上述另一个水平面为，上述第一密封室的上述多个板片中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第三丝条位置限制杆相同侧的、最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面，并且，上述第三丝条位置限制杆配置在第三丝条位置限制杆的最接近于丝条的点和第一密封室入口的距离为100mm以下的位置。
并且，还可使第四丝条位置限制杆在与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向延伸，配置在隔着丝条的上侧及/或下侧的、且与上述第二密封室的板片中最接近于装置的丝条出口的板片在丝条行走方向下游侧接近的位置，上述第四丝条位置限制杆配置于如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，一个水平面为，通过在上述第四丝条位置限制杆中最接近于丝条的点的水平面，另一个水平面为，上述第二密封室的上述多个板片中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第四丝条位置限制杆相同侧的、最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面，并且，上述第四丝条位置限制杆配置在第四丝条位置限制杆的最接近于丝条的点和第二密封室出口的距离为100mm以下的位置。
上述第三丝条位置限制杆及/或上述第四丝条位置限制杆各自靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工的棒状或者板状为好。另外，优选是上述板片的靠丝条的部分在丝条行走方向进行圆角加工后的板片。
可是使上述各丝条位置限制杆为不旋转杆，上述各丝条位置限制杆的表面粗糙度Ra为0.4a以下的值为好。
上述蒸汽室既可以是管型蒸汽室，或者也可以是箱型蒸汽室。
优选上述各丝条位置限制杆为陶瓷涂敷后的不锈钢制或钛制、或者硬质镀铬后的铁制或者硬质镀铬后的不锈钢制。
发明的效果
根据本发明，能够可靠防止加压蒸汽拉伸装置的迷宫式密封部分和丝条接触，防止单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故，较高地确保所得到的丝条的等级，并能够稳定地进行制造。
附图说明
图1是用于例示说明本发明的具备丝条位置限制杆的蒸汽拉伸装置的概要纵剖视图。
图2是用于例示说明本发明的具备圆角加工后的迷宫式密封部板片的蒸汽拉伸装置的概要剖视图。
图3是放大图1所示的蒸汽拉伸装置的蒸汽室部分的概要横剖视图。
图4是放大图2所示的蒸汽拉伸装置的蒸汽室部分的概要横剖视图。
图5是放大图1所示的蒸汽拉伸装置的丝条入口部分的概要横剖视图。
图6是放大图2所示的蒸汽拉伸装置的丝条入口部分的概要横剖视图。
图7是放大图1所示的蒸汽拉伸装置的丝条出口部分的概要横剖视图。
图8是放大图2所示的蒸汽拉伸装置的丝条出口部分的概要横剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的代表性实施方式进行详细说明。
图1是表示用于在加压蒸汽的环境中拉伸本发明的行走的丝条的蒸汽拉伸装置1的概要构成的纵剖视图。本发明的加压蒸汽拉伸装置1能够适用的范围，根据纤维的种类、工序等不特别地限定，但尤其是在要求高纺丝速度的情况下有效，还特别地适于以丙烯腈纤维为代表的碳纤维前体纤维等的丝条和其他合成纤维丝条的细纤度化、高倍率下的拉伸、高速化等。
在加压蒸汽拉伸前后，能够在纤维制造领域适宜地进行公知的工序。例如，在对丙烯腈系纤维进行溶液纺丝的情况下，作为原料聚合物将丙烯腈的均聚物、或者含有低聚物的丙烯腈系共聚物在溶解于公知的有机或者无机溶剂的溶液中进行纺丝之后，在进行拉伸时能够进行本发明的蒸汽拉伸。此时，纺丝方法可以是所谓的湿式、干湿式、干式的任一种，能够在其后的工序中实施去溶剂、浴中拉伸、油剂附着处理、干燥等。蒸汽拉伸虽然可以在纤维制造的任意阶段实施，但在溶液纺丝的情况下优选是在丝条中以某种程度去除溶剂之后即在洗净后或者浴中拉伸之后或者乾燥后，从得到高配向的纤维的观点出发更优选在干燥后。
在本发明中，丝条是指将单纤维捆束多根的纤维束。
拉伸环境的蒸汽压力能够以加压状态即比大气压高的压力适宜设定，只要是沿着目的的即可，不特别限定。即、根据进行拉伸的纤维的种类、在蒸汽拉伸工序的处理状态或者作为目的的纤维特性等而能够适宜进行设定。
在本发明的加压蒸汽拉伸装置1中，如图1所示，具备：导入加压蒸汽的蒸汽室10；和分别配置在该蒸汽室10的丝条行走方向的前后的丝条入口侧的第一密封室2以及丝条出口侧的第二密封室3。
上述蒸汽室10具有高压且高温的蒸汽导入部4。本实施方式的蒸汽导入部4具有形成于上述蒸汽室10的底部中央的蒸汽导入口11、和将外部的未作图示的蒸汽供给源以及上述蒸汽导入口11之间进行连接的蒸汽配管12。在图示例中，虽然将上述蒸汽导入部4配置在蒸汽室10的底部中央，但还能够配置在蒸汽室10的顶部中央、或者底部中央和天井部中央的双方。
上述第一密封室2以及上述第二密封室3具有迷宫式密封部22、32，该迷宫式密封部22，32具有从内壁面上下分别朝向上述丝条延伸设置的多个板片。
如图1～8所示，在第一以及第二密封室2、3的各丝条行走路径13、14上，从各密封室2、3的内壁面21、31的上下，多个板片9、21a、21b；31a、31b朝向单向行走的丝条Ｚ呈直角地延伸，分别构成第一以及第二密封室2，3内的迷宫式密封部22、32。这些板片9、21a、21b；31a、31b中除了板片9以外具有相同高度，但例如如图2、图4、图6以及图8所示还有如下情况：将配置在分别最接近各迷宫式密封部22、32的各丝条入口以及丝条出口的部位的各板片9的高度设定得比其他板片高。而且，对高度高的板片9的前端沿着丝条行走方向进行圆角加工，尽可能防止与丝条Z的摩擦。这里，还可以代替后述的第一～第四丝条位置限制杆8、7、5、6而将上述高度高的板片9作为丝条位置限制杆使用。
当然，一般地排除上述板片9仅将多个同样高度的上述板片21a、21b；31a、31b从第一以及第二密封室2、3的各内壁面21、31的上下朝向丝条Ｚ延伸设置。再有，这些多个板片21a、21b；31a、31b不仅从内壁面21、31的上下延伸设置，还能够配置成从内壁面21，31的上下左右分别朝向丝条Ｚ呈直角地延伸。
从加压蒸汽拉伸装置1的丝条入口2a，将连续的多根丝条Ｚ水平排列导入第一密封室2，通过形成于蒸汽室10的丝条入口10a以及丝条出口10b之间的剖面为狭缝状的丝条行走路径14，朝向第二密封室3的丝条出口3a连续行走之后，从该丝条出口3a向外部的未图示的下一个工序送出。上述丝条Ｚ在从上述丝条行走路径13到14进行行走的期间在蒸汽室10的高温高压的蒸汽环境下以规定的拉伸倍率被拉伸。
本发明的蒸汽拉伸装置1具备第一丝条位置限制杆8。第一丝条位置限制杆8是如下的构件：在行走的丝条Ｚ因蒸汽的流动等而摆动的情况下，通过最先与第一丝条位置限制杆8接触，从而防止与第二密封室3内的上述板片31a、31b接触。
通过这样，不仅能够避免丝条的单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故，而且还能够防止所得的丝条的等级低下。
第一丝条位置限制杆8为了防止多根丝条Ｚ与上述板片接触，在与丝条的行走方向正交的方向且水平的方向延伸设置。
第一丝条位置限制杆8相对于蒸汽导入部4隔着上述丝条Ｚ配置在相反侧。
由于从蒸汽导入部4导入蒸汽，所以在蒸汽导入部4的相反侧丝条Ｚ容易摆动，行走的丝条Ｚ与第二密封室3内的最接近蒸汽室10的上述板片31a、31b接触的情况较多，因而需要相对于蒸汽导入部4设置在隔着上述丝条Ｚ的相反侧。再有，还可以设置在与上述蒸汽导入口11相同的上侧或者下侧。
第一丝条位置限制杆8配置于在上述第二密封室3的上述多个板片31a、31b中位于相对于上述丝条Ｚ与上述第一丝条位置限制杆8相同的上侧或者下侧以及最接近蒸汽室10的板片31a、31b和上述蒸汽导入部4之间。第一丝条位置限制杆8只要位于比第二密封室3内的最接近蒸汽室10的上述板片靠上游侧即可，既可以在蒸汽室10内，也可以在第二密封室3内。
另外，如图3所示，第一丝条位置限制杆8配置于距离h3为0.1mm以上地接近丝条的位置上，该距离h3为在通过第一丝条位置限制杆8的最接近丝条Ｚ的点的水平面与通过相对于上述丝条Ｚ位于和上述第一丝条位置限制杆8相同的上侧或者下侧的上述第二密封室3的上述多个板片31a、31b中最接近上述丝条Ｚ的点的水平面的距离。
通过这样的设定，从而防止丝条Ｚ与第二密封室3的迷宫式密封部32的板片31a、31b接触，能够防止单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故的发生。
基于进一步防止与上述板片31a接触的观点，上述距离h3优选为0.2mm以上，更优选为0.3mm以上。
另外，上述距离h3的上限值不特别限制，但基于密封效果的观点优选为0.5mm以下。
第一丝条位置限制杆8优选是第一丝条位置限制杆8的接近丝条Ｚ的部分在丝条行走方向上进行了圆角加工的棒状或者板状。
与上述丝条Ｚ接近的部分是指在丝条Ｚ抖动时与第一丝条位置限制杆8接触的部分。通过对接触部分进行圆角加工，从而变得容易防止丝条Ｚ的单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故的发生。
将上述第一丝条位置限制杆8配置在蒸汽室10中的情况下，优选配置为上述第一丝条位置限制杆8的最接近丝条Ｚ的点距离上述蒸汽室10的丝条出口平面为相对于上述蒸汽室10的丝条行走方向的长度1/4以下的距离。
蒸汽导入部4通常配置在蒸汽室10的中央，因而通过使上述距离为1/4以下，从而能够抑制蒸汽的影响，变得容易防止接触第二密封室3的迷宫式密封部32的板片31a、31b。
具体而言，在防止丝条Ｚ接触第二密封室3的迷宫式密封部32的板片31a、31b的观点上，优选从上述蒸汽室10的丝条出口平面与第一丝条位置限制杆8的最接近丝条Ｚ的点的距离为70mm以下。上述距离基于防止上述接触的观点优选为50mm以下，更优选为30mm以下。
如图2所示，第一丝条位置限制杆8还可以是将迷宫式密封部32的板片31a、31b中最接近蒸汽室10的板片31a、31b的接近丝条Ｚ的部分，在丝条行走方向上进行圆角加工了的板片。
此时，第一丝条位置限制杆8变为配置在第二密封室3内，第一丝条位置限制杆8的最接近丝条的点和最接近第一丝条位置限制杆8的迷宫式密封部的板片的侧面的距离优选为70mm以下，更优选为30mm。
如上述，由于具备第一丝条位置限制杆8，因而即使丝条Ｚ因导入到室内的蒸汽而摆动，也能够防止其与具有多个从第二密封室3的内壁面朝向丝条呈直角地延伸的板片31a、31b的迷宫式密封部的接触，不仅能够防止单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故，还变得容易防止得到的丝条的等级降低。
另外，在本发明中，除了上述第一丝条位置限制杆8之外，优选第二丝条位置限制杆7在与上述丝条Ｚ的行走方向正交的方向且水平的方向上，位于相对于上述蒸汽导入部4隔着上述丝条Ｚ的相反侧，配置于在上述第一密封室2的上述多个板片内相对于上述丝条与上述第二丝条位置限制杆7相同的上侧或下侧以及处于最接近蒸汽室10的板片21a、21b与上述蒸汽导入部4之间，通过上述第二丝条位置限制杆7的最接近丝条Ｚ的点的水平面配置在相对于如下的水平面距离0.1mm以上地接近丝条Ｚ的位置，该水平面为通过相对于上述丝条Ｚ位于与上述第二丝条位置限制杆7相同的上侧或者下侧的上述第一密封室2的上述多个板片21a、21b中最接近上述丝条Ｚ的点的水平面。
该第二丝条位置限制杆7是使行走的丝条Ｚ不与第一密封室2的迷宫式密封部的板片21a、21b接触的部件。第二丝条位置限制杆7从蒸汽室10的丝条行走方向的中间部分看位于与第一丝条位置限制杆8对称的位置，第二丝条位置限制杆7与第一密封室2的配置关系优选是和第一丝条位置限制杆8与第二密封室3的配置关系相同的配置。
另外，第二丝条位置限制杆7的形状也优选与第一丝条位置限制杆8的形状相同。
再有，如图5以及图7所示，还能够在第一以及第二密封室2、3的丝条入口2a以及丝条出口3a设置隔着行走的丝条Ｚ而上下一对的第三以及第四丝条位置限制杆5a、5b；6a、6b。此时，与上述第一以及第二丝条位置限制杆8、7的设置相互作用，能够防止丝条Ｚ与构成第一以及第二密封室2、3内的迷宫式密封部22、32的从第一以及第二密封室2、3的内壁面上下朝向丝条Ｚ呈直角地延伸的上下板片21a、21b；31a、31b的接触，能够避免单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体的切断这样的事故，能够有效防止所得的丝条的等级降低。
如图5所示，第三丝条位置限制杆5在与上述丝条Ｚ的行走方向正交的方向且水平的方向上延伸，配置在比位于隔着丝条Ｚ的上侧及/或下侧且上述第一密封室2的板片21a、21b中最接近丝条入口2a的板片21a、21b靠丝条行走方向上游侧的接近位置，通过上述第三丝条位置限制杆5的最接近丝条Ｚ的点的水平面位于相对于如下的水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，该水平面为通过相对于上述丝条Ｚ位于与上述第三丝条位置限制杆5相同的上侧或下侧的上述第一密封室2的上述多个板片21a、21b中最接近上述丝条Ｚ的点的水平面，优选是配置在第三丝条位置限制杆5的最接近丝条Ｚ的点和上述丝条入口2a的距离d1为100mm以下的位置。
另外，如图7所示，第四丝条位置限制杆6在与上述丝条Ｚ的行走方向正交的方向且水平的方向上延伸，配置在比位于隔着丝条Ｚ的上侧及/或下侧且上述第二密封室3的板片31a、31b中最接近丝条出口3a的板片31a、31b靠丝条行走方向下游侧的接近位置，通过上述第四丝条位置限制杆6的最接近丝条Ｚ的点的水平面处于相对于如下的水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，该水平面为通过相对于上述丝条Ｚ位于与上述第四丝条位置限制杆6相同的上侧或者下侧的上述第二密封室3的上述多个板片31a、31b中最接近上述丝条Ｚ的点的水平面，优选是配置在第四丝条位置限制杆6的最接近丝条Ｚ的点和上述丝条出口3a的距离d4为100mm以下的位置。
第三丝条位置限制杆5以及第四丝条位置限制杆6的配置可以是隔着丝条Ｚ的上侧或者下侧的任一侧，也可以配置在上下双方。第三丝条位置限制杆5以及第四丝条位置限制杆6与蒸汽导入口11离开距离，所以难以受到蒸汽的影响，因此不一定需要设置在隔着蒸汽导入口11的丝条Ｚ的相反侧。
第三丝条位置限制杆5的最接近丝条Ｚ的点和第一密封室2的丝条入口2a的距离d1优选是100mm以下。
如果上述距离d1是100mm以下，则容易防止与第一密封室2的迷宫式密封部22的板片21a、21b接触，能够避免单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故，能够有效防止所得到的丝条的等级降低。
基于防止上述接触的观点，上述距离更优选是70mm以下，进一步优选30mm以下。
其他的配置、丝条位置限制杆的形状，只要与第二丝条位置限制杆7相同即可。
另外，如图7所示，第四丝条位置限制杆6的最接近丝条Ｚ的点和第二密封室3的丝条出口3a的距离d4优选是100mm以下。
如果上述距离d4为100mm以下，则容易防止与第二密封室3的迷宫式密封部32的板片31a、31b接触，能够避免单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故，能够有效防止所得到的丝条的等级降低。
基于防止上述接触的观点，上述距离d4更优选是70mm以下，进一步优选30mm以下。
其他配置、丝条位置限制杆的形状，只要与第一丝条位置限制杆8相同即可。
如图1～图8所示，这些丝条位置限制杆5～8可以是剖面为圆形的固定杆或者自由旋转辊、接近丝条的部分进行了圆角加工的板状、或者如图2、图4、图6以及图8所示，配置在迷宫式密封部22、32的丝条出入口端部的高度比其他板片21a、21b；31a、31b高的板片9的任一种，但对在板片9的前端部接近丝条的部分进行圆角加工。
在将板片9配置在第一以及第二密封室2、3内的情况下，基于配置的容易度、密封蒸汽的观点，优选对迷宫式密封部22、32的板片9的接近丝条的部分进行圆角加工，在进行此外的配置的情况下，基于配置的容易度、防止因卷绕引起的事故的观点，优选采用剖面为圆形的固定杆。
上述各位置限制杆5～8的表面粗糙度Ra优选为0.4a以下的值。
如果表面粗糙度Ra是0.4a以下的数值，则即使丝条Ｚ和各位置限制杆5～8接触，对丝条Ｚ造成的损害也较小，不会发生单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故。
另外，在抑制构成丝条Ｚ的单纤维卷绕在杆上的点中，各丝条位置限制杆优选是不旋转的固定杆。但是，此时对固定杆表面施加平滑加工，尽可能减少摩擦是重要的。各丝条位置限制杆还能够由自由旋转辊构成。
关于蒸汽室10，可以是管型或者箱型的任一种。
本发明能够采用适于单锭处理的管型、适于多锭处理的箱型的任一种。
上述各丝条位置限制杆5～9优选是陶瓷涂敷的不锈钢制。
另外，为了抑制因丝条位置限制杆的摩擦所致的丝条Ｚ的擦过，如上述，希望将其表面进行平滑加工使粗糙度尽可能得小，因而如上述，作为各位置限制杆5～9优选是陶瓷涂敷的不锈钢制，此外还能够列举硬质镀铬的铁或者不锈钢制、或者钛制。
为了抑制对丝条造成的损害，优选预先对上述第一以及第二丝条位置限制杆8、7和第三以及第四丝条位置限制杆5、6实施圆角加工。再有，优选对第一以及第二密封室2、3内的构成迷宫式密封部22、32的板片21a、21b；31a、31b也实施圆角加工。
在本发明涉及的加压蒸汽拉伸装置1中，在用于以加压蒸汽对行走的丝条Ｚ进行拉伸的蒸汽室10的丝条行走方向的前后设置第一密封室2和第二密封室3，作为该第一以及第二密封室2、3的适宜的实施方式，期望由迷宫式密封构成该密封构造。该迷宫式密封由迷宫式密封部22、32构成，该迷宫式密封部22、32由从各密封室2、3的内壁面21、31分别朝向丝条呈直角地延伸的多个板片21a、31a构成。这里，重要的是在从第一密封室2的丝条入口2a到达第二密封室3的丝条出口3a期间丝条Ｚ不接触圆角加工后的板片21a、31a。防止该接触关系到消除单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故的发生、也防止所得到的丝条Ｚ的等级降低。
在将位于第二密封室3的迷宫式密封部32中的最接近出口侧的圆角加工后的板片9作为第四丝条位置限制杆的情况下，优选第四丝条位置限制杆的最接近丝条的点和邻接的板片31a的侧面的距离为70mm以下。再有，作为第一密封室2的迷宫式密封部22中的位于最接近丝条入口侧的第三丝条位置限制杆的圆角加工后的板片9的中心和邻接的板片21a的侧面的距离优选是70mm以下。使该距离为70mm以下，从而能够充分得到防止丝条Ｚ与迷宫式密封部22、32接触的效果，能够降低单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故的发生等，能够防止所得到的丝条的等级降低。
另外，在将第二密封室3的位于最接近丝条出口3a侧的圆角加工后的迷宫式密封部32的板片作为第四丝条位置限制杆的情况下，规定通过第四丝条位置限制杆的最接近丝条Ｚ的点的水平面和通过在上述第二密封室3的板片31a内最接近丝条Ｚ的点的水平面之间的距离h4为在0.1mm以上0.5mm以下的范围接近丝条的位置配置。
再有，在将上述第一密封室2的位于最接近丝条入口2a侧的圆角加工后的迷宫式密封部22的板片作为第三丝条位置限制杆的情况下，规定通过第三丝条位置限制杆的最接近丝条Ｚ的点的水平面和通过上述第一密封室的板片21a内最接近丝条Ｚ的点的水平面之间的距离h1为在0.1mm以上0.5mm以下的范围接近丝条的位置配置。使该距离为0.1mm以上0.5mm以下，从而防止与迷宫式密封部22、32的各板片21a、31a接触，而且由于能够使与第一以及第二丝条位置限制杆8、7的接触抑制为所需最小限度，因而能够防止单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故的发生。
使用具备以上构成的加压蒸汽拉伸装置，对丝条、尤其是对碳纤维的前体即丙烯腈系丝条进行拉伸，从而不仅能够抑制单纤维的切断、起毛的发生、丝条整体切断这样的事故的发生，而且所得到的碳纤维用前体丝条的起毛少，所以即使在其后烧成，也能够得到具有高性能、高等级的碳纤维。
实施例
以下，基于实施例更具体地说明本发明。
再有，本实施例中，对于拉伸丝条的起毛的发生状况的评价是基于用肉眼观察三分钟处于蒸汽拉伸后的行走状态的丝条并测量丝条表面的起毛的数量来进行的
(实施例1)
将由丙烯腈98％、异丁烯酸2％构成的丙烯腈系共聚物溶解在二甲基甲酰胺中调整聚合物浓度为23％的纺丝原液。使用纺丝喷嘴将该纺丝原液向温度为10℃、浓度为80％所构成的凝固浴中排出而得到凝固丝。对该凝固丝实施洗净、冷拉伸以及热水中拉伸，进行油剂付着以及干燥细致化处理，得到丙烯腈系丝条。
在具备将所得到的丙烯腈系丝条如图1所示导入丝条行走方向的长度为500mm的加压蒸汽的蒸汽室、和分别与上述蒸汽室的丝条入口以及出口邻接的第一密封室以及第二密封室的蒸汽拉伸装置中，作为密封室，使用由从密封室的内壁面上下分别朝向丝条呈直角地延伸的多个板片构成的迷宫式密封部，将表面粗糙度Ra为0.4a且圆角加工后的不旋转的钛制的第一以及第二丝条位置限制杆在蒸汽室内的丝条入口以及出口的内侧离开规定距离，且配置在隔着丝条与蒸汽导入口的相反侧。再有，将第三以及第四丝条位置限制杆在第一密封室和第二密封室的外侧分别离开规定距离，以成为丝条的上下的方式配置各一对。
将蒸汽室内的丝条出口面和第一丝条位置限制杆的最接近丝条的点之间的最近距离d3、蒸汽室内的丝条入口面和第二丝条位置限制杆的最接近丝条的点之间的最近距离d2、第三丝条位置限制杆的最接近丝条的点和第一密封室的丝条入口面之间的最近距离d1、第二密封室的丝条出口面和第四丝条位置限制杆的最接近丝条的点之间的最近距离d4分别设定为10mm。
通过第一丝条位置限制杆的最接近丝条的点的水平面和通过相对于上述丝条位于与上述第一丝条位置限制杆相同的上侧或下侧的上述第二密封室的上述多个板片中最接近上述丝条的点的水平面之间的最短距离h3、通过第二丝条位置限制杆的最接近丝条的点的水平面和通过相对于上述丝条位于与上述第一丝条位置限制杆相同的上侧或者下侧的上述第二密封室的上述多个板片中最接近上述丝条的点的水平面之间的最短距离h2、通过第三丝条位置限制杆的最接近丝条的点的水平面和通过相对于上述丝条位于与上述第三丝条位置限制杆相同的上侧或者下侧的上述第一密封室的上述多个板片中最接近上述丝条的点的水平面之间的最短距离h1、通过第四丝条位置限制杆的最接近丝条的点的水平面和通过相对于上述丝条位于与上述第一丝条位置限制杆相同的上侧或者下侧的上述第二密封室的上述多个板片中最接近上述丝条的点的水平面之间的最短距离h4分别为0.3mm，以这样的方式设置各丝条位置限制杆。
另外，将第一密封室以及第二密封室的上下迷宫式密封部板片的间隔设定为1.6mm，将蒸汽拉伸装置内的蒸汽压力设定为0.4MPa，将丝条拉伸4倍。其后进行干燥，得到了单纤维纤度为0.7dtex、单纤维数个数为12000的碳纤维前体丝条。
表1表示评价所得到的前体丝条的起毛发生状况的结果。
[表1]
(实施例2～14)
除了将位置限制杆的设置位置如表1所示那样变更以外，与实施例1相同，得到了碳纤维用前体丝条。表1表示评价所得到的前体丝条的起毛发生状况的结果。
(实施例15)
将第一密封室的板片中最接近丝条入口的板片进行圆角加工后作为第三丝条位置限制杆，将第二密封室的板片中最接近丝条出口的板片进行圆角加工后作为第四丝条位置限制杆，除了如表1所示那样变更以外，与实施例1相同，得到了碳纤维用前体丝条。表1表示评价所得到的前体丝条的起毛发生状况的结果。
第三丝条位置限制杆配置在第一密封室内，第四丝条位置限制杆配置在第二密封室内。
(实施例16)
将第二密封室的板片中最接近蒸汽室的板片进行圆角加工后作为第一丝条位置限制杆，除了如表1所示那样变更以外，与实施例1相同，得到了碳纤维用前体丝条。表1表示评价所得到的前体丝条的起毛发生状况的结果。
第一丝条位置限制杆配置在第二密封室内。
(比较例1)
除了没有使用位置限制杆以外，与实施例1相同，得到了碳纤维用前体丝条。表1表示评价所得到的前体丝条的起毛发生状况的结果。
(比较例2～4)
除了将位置限制杆的设置位置如表1所示那样变更以外，与实施例1相同，得到了碳纤维用前体丝条。表1表示评价所得到的前体丝条的起毛发生状况的结果。
从表1能够理解：除了本发明的实施例13、14，通过在第一以及第二密封室的丝条出入口附近的规定位置和蒸汽室内的规定位置的各个位置设置丝条位置限制杆，从而在加压蒸汽拉伸装置中单向连续行走的丝条不会与配置在喷出加压蒸汽的蒸汽室的前后的构成第一以及第二密封室内的迷宫式密封部的多个板片接触，能够顺利地进行行走，该拉伸时没有丝条的切断和起毛等，能够进行稳定的制造。
另外，即使在实施例13中，虽然在装置入口侧以及出口侧没有设置第三以及第四丝条位置限制杆，但通过在蒸汽室入口侧以及出口侧设置第二以及第一丝条位置限制杆，从而以与其他实施例没有明显差别的起毛数量完成。
再有，在实施例14中，虽然在装置入口侧以及出口侧没有设置第三以及第四丝条位置限制杆，在蒸汽室入口侧没有设置第二丝条位置限制杆，但通过在蒸汽室出口侧设置第一丝条位置限制杆，从而以与其他实施例没有明显差别的起毛数量完成。
由此，可知至少通过在蒸汽室出口侧设置第一丝条位置限制杆，从而变得容易防止丝条的起毛的发生。
在实施例15以及16中可知：将密封室内的迷宫式密封部内的多个板片中设置在最端部的板片进行圆角加工，即使作为丝条位置限制杆，也具有防止起毛的效果。
另一方面，参照比较例，尤其是如比较例1以及2所示，在蒸汽室内不设置丝条位置限制杆的情况下，起毛数变得非常地多，另外如比较例4所示，在丝条位置限制杆和板片的高度相同的情况下，起毛数也变得非常多。
如比较例3那样，仅在蒸汽室入口侧设置丝条位置限制杆的情况下，与仅在蒸汽室出口侧设置丝条位置限制杆的实施例14相比，起毛数变多。
符号说明
1-加压蒸汽拉伸装置，10-蒸汽室，10a-(蒸汽室的)丝条入口，10b-(蒸汽室的)丝条出口，11-蒸汽导入口，12-蒸汽配管，13-(第一密封室的)丝条行走路径，14-(第二密封室的)丝条行走路径，2-第一密封室，2a-丝条入口，21-内壁面，21a、21b-(上下)板片，22-迷宫式密封部，3-第二密封室，3a-丝条出口，31-内壁面，31a、31b-(上下)板片，32-迷宫式密封部，4-蒸汽导入部，5-第三丝条位置限制杆，5a、5b-(上下)第三丝条位置限制杆，6-第四丝条位置限制杆，6a、6b-(上下)第四丝条位置限制杆，7-(蒸汽室内的)第二丝条位置限制杆，8-(蒸汽室内的)第一丝条位置限制杆，9-圆角加工后的迷宫式密封部的板片(丝条位置限制杆)，Ｚ-丝条。

Claims (17)

1.一种蒸汽拉伸装置，具备导入加压蒸汽的蒸汽室、和与上述蒸汽室的丝条入口邻接的第一密封室以及与上述蒸汽室的丝条出口邻接的第二密封室，对行走的丝条进行加压蒸汽的给与和拉伸，上述蒸汽拉伸装置的特征在于，
上述蒸汽室具有导入蒸汽的蒸汽导入部，
上述第一密封室以及上述第二密封室具备迷宫式密封部，该迷宫式密封部具有从上下内壁面分别朝向上述丝条延伸设置的多个板片，
上述蒸汽拉伸装置具有防止行走的丝条与上述板片接触的第一丝条位置限制杆，
该第一丝条位置限制杆，
延伸于与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向，
相对于上述丝条位于与上述蒸汽导入部相反的一侧，
配置在上述第二密封室的如下板片和上述蒸汽导入部之间，
上述板片为，相对于上述丝条位于与设置于上侧或者下侧的上述蒸汽导入部相同侧的、且处于最接近上述蒸汽室的板片，
该第一丝条位置限制杆配置在如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，
上述一个水平面为，通过在上述第一丝条位置限制杆中最接近于丝条的点之水平面，
上述另一个水平面为，上述第二密封室的上述多个板片之中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第一丝条位置限制杆相同侧的、其前端最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面。
2.根据权利要求1所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述第一丝条位置限制杆是棒状或者板状，上述第一丝条位置限制杆的靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工。
3.根据权利要求1所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述第一丝条位置限制杆配置于蒸汽室中，其中上述第一丝条位置限制杆的最接近丝条的点和上述蒸汽室的丝条出口平面之间的距离为相对于上述蒸汽室的丝条行走方向的长度1/4以下的距离。
4.根据权利要求1所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述板片的靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工。
5.根据权利要求1所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述蒸汽拉伸装置还具有防止行走的丝条与上述板片接触的第二丝条位置限制杆，
上述第二丝条位置限制杆，
延伸于与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向，
相对于上述丝条位于与上述蒸汽导入部相反的一侧，
配置在上述第一密封室的如下的板片和上述蒸汽导入部之间，
上述板片为，相对于上述丝条位于与设置于上侧或者下侧的上述第二丝条位置限制杆相同侧的、且处于最接近上述蒸汽室的板片，
上述第二丝条位置限制杆配置在如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，
上述一个水平面为，通过在上述第二丝条位置限制杆中最接近于丝条的点之水平面，
上述另一个水平面为，上述第一密封室的上述多个板片中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第二丝条位置限制杆相同侧的、其前端最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面。
6.根据权利要求5所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述第二丝条位置限制杆是棒状或者板状，上述第二丝条位置限制杆的靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工。
7.根据权利要求5所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述第二丝条位置限制杆配置于蒸汽室中，其中上述第二丝条位置限制杆的最接近丝条的点和上述蒸汽室的丝条出口平面之间的距离为相对于上述蒸汽室的丝条行走方向的长度1/4以下的距离。
8.根据权利要求5所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述板片的接近丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工。
9.根据权利要求1所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
还有，第三丝条位置限制杆，
延伸于与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向，
配置在隔着丝条的上侧及/或下侧的、且与上述第一密封室的板片中最接近装置的丝条入口的板片在丝条行走方向上游侧接近的位置，
上述第三丝条位置限制杆位于如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，
上述一个水平面为，通过在上述第三丝条位置限制杆中最接近于丝条的点之水平面，
上述另一个水平面为，上述第一密封室的上述多个板片中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第三丝条位置限制杆相同侧的、最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面，
并且，上述第三丝条位置限制杆配置在第三丝条位置限制杆的最接近于丝条的点和第一密封室入口的距离为100mm以下的位置，及/或
还有，第四丝条位置限制杆，
延伸于与上述丝条的行走方向正交的方向且沿水平的方向，
配置在隔着丝条的上侧及/或下侧的、且与上述第二密封室的板片中最接近于装置的丝条出口的板片在丝条行走方向下游侧接近的位置，
上述第四丝条位置限制杆配置于如下一个水平面相对于如下另一个水平面距离0.1mm以上地接近丝条的位置，
一个水平面为，通过在上述第四丝条位置限制杆中最接近于丝条的点的水平面，
另一个水平面为，上述第二密封室的上述多个板片中，针对相对于上述丝条位于与在于上侧或者下侧的上述第四丝条位置限制杆相同侧的、最接近于上述丝条的板片，通过其最接近的点之水平面，
并且，上述第四丝条位置限制杆配置在第四丝条位置限制杆的最接近于丝条的点和第二密封室出口的距离为100mm以下的位置。
10.根据权利要求9所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述第三丝条位置限制杆及/或上述第四丝条位置限制杆为棒状或者板状，其靠丝条的部分在丝条行走方向上进行圆角加工。
11.根据权利要求9所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
是上述板片的靠丝条的部分在丝条行走方向进行圆角加工后的板片。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述各丝条位置限制杆是不旋转杆。
13.根据权利要求1～11中任一项所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述各丝条位置限制杆的表面粗糙度(Ra)为0.4a以下的值。
14.根据权利要求8所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
蒸汽室是管型蒸汽室。
15.根据权利要求1～11中任一项所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
蒸汽室是箱型蒸汽室。
16.根据权利要求1～11中任一项所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述各丝条位置限制杆为陶瓷涂敷后的不锈钢制。
17.根据权利要求1～11中任一项所述的蒸汽拉伸装置，其特征在于，
上述各丝条位置限制杆为钛制、硬质镀铬后的铁制或者硬质镀铬后的不锈钢制。
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