JP2001316946A

JP2001316946A - 耐炎化装置

Info

Publication number: JP2001316946A
Application number: JP2000137749A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Machida; 和之町田; Nobuyuki Yamamoto; 伸之山本
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】耐炎化炉内において前駆体繊維の暴走反応が
起こった際には迅速にこれを抑制または消火でき、ま
た、耐炎化炉内の清掃が容易である耐炎化装置を提供す
る。また、消火や清掃に使用された水が耐炎化炉内の断
熱材に吸収されることを防ぐことのできる耐炎化装置を
提供する。【解決手段】耐炎化炉２内の前駆体繊維１を加熱され
た酸化性気体によって耐炎化する耐炎化装置において、
耐炎化炉２内に水を散布する散水管１５が設けられてい
る耐炎化装置。また、前記耐炎化炉２内に水受け１３が
設けられている耐炎化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、前駆体繊維を加熱
された酸化性気体によって耐炎化して耐炎繊維を製造す
る耐炎化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素繊維は、比強度、比弾性率、耐熱
性、耐薬品性等に優れ、各種素材の強化材として使用さ
れている。炭素繊維は、例えば、前駆体繊維としてポリ
アクリロニトリル系繊維（以下、ＰＡＮ系繊維と記す）
を用いた場合、以下のようにして製造される。まず、耐
炎化工程にて、空気などの酸化性気体中、２００〜３０
０℃の温度で前駆体繊維を耐炎化して耐炎繊維を得る。
次いで、炭素化工程にて、不活性雰囲気中、３００〜２
０００℃の温度で耐炎繊維を炭素化して炭素繊維を得
る。

【０００３】図５および図６は、耐炎化工程において使
用される耐炎化装置の概略断面図である。この耐炎化装
置は、前駆体繊維１を耐炎化する耐炎化炉２と、複数の
前駆体繊維１，１…を平行に揃え、この前駆体繊維１，
１…を繰り返し耐炎化炉２内に通糸するためのローラー
３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃとを具備して概略構成される。

【０００４】耐炎化炉２内には、複数の処理室５，５…
と、耐炎化炉２内の空気を加熱するヒーター６，６…
と、ヒーター６，６…で加熱された空気を処理室５，５
…に送風するファン７，７…と、耐炎化炉２内の空気を
処理室５，５…とヒーター６，６…との間で循環させる
ための通気路８，８…が設けられている。

【０００５】また、処理室５の側壁には、前駆体繊維１
を導入および導出するスリット９，９…が設けられ、処
理室５の上面および底面には、加熱された空気を均一に
分散させる多孔板１０および多孔板１１がそれぞれ設け
られている。耐炎化工程では、複数の耐炎化装置が使用
され、それぞれの耐炎化装置の温度は、工程の最後にな
るにつれて次第に高くなるように設定される。

【０００６】前駆体繊維１の耐炎化は、反応による発熱
を伴う。そのため、前駆体繊維１，１…の間隔を狭くし
て一度にたくさんの前駆体繊維１を耐炎化したり、前駆
体繊維１自体に密度のムラがあったりした場合、前駆体
繊維１が互いにくっついた箇所や、前駆体繊維１の高密
度な箇所に反応熱が蓄積し、前駆体繊維１が暴走反応を
起こすおそれがある。暴走反応によって前駆体繊維１が
燃焼し、その燃焼に伴う煙をオペレーターが目視で確認
した場合、または耐炎化炉２内の温度計で、異常な高温
を検知した場合、屋内の消火栓等によって手作業で消火
が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような屋内の消火
栓等による消火作業は、以前から使用されている小型の
耐炎化炉では、耐炎化される前駆体繊維の量が少なくた
め、迅速に対応できた。しかしながら、生産量の増加に
伴って耐炎化炉は近年、大型化しており、屋内の消火栓
による消火作業は、このような大型の耐炎化炉に迅速に
対応できないおそれがあった。

【０００８】また、耐炎化装置の別の問題としては、Ｐ
ＡＮ系繊維を製造する際に使用されたシリカが、耐炎化
の際にＰＡＮ系繊維から飛散し、多孔板１０および多孔
板１１の孔に詰まるという問題がある。シリカによる多
孔板の目詰まりは、作業者が多孔板１０および多孔板１
１にホース等から水を散水あるいは吸引装置で吸引して
取り除く必要があり、かなりの手間と労力を必要として
いた。

【０００９】さらに、耐炎化炉２内の消火や多孔板１０
および多孔板１１の清掃に使用された水が、耐炎化炉２
の外壁に使用されている断熱材、特に耐炎化炉２底部の
断熱材に吸収されるという問題があった。この断熱材
は、薄いステンレス板で覆われているものの、ステンレ
ス板とステンレス板との間には隙間があり、ここから水
が侵入してしまう。耐炎化装置の運転を再開するために
は、断熱材を乾燥させる必要がある。しかしながら、い
ったん断熱材が水を吸収してしまうと、その表面がステ
ンレス板で覆われているために乾きにくい。そのため、
運転再開までにかなりの時間を要していた。

【００１０】よって、本発明の目的は、耐炎化炉内にお
いて前駆体繊維の暴走反応が起こった際には迅速に暴走
反応を抑制または暴走反応による燃焼を消火でき、ま
た、耐炎化炉内の清掃が容易である耐炎化装置を提供す
ることにある。また、消火や清掃に使用された水が耐炎
化炉内の断熱材に吸収されることを防ぐことのできる耐
炎化装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の耐炎
化装置は、耐炎化炉内の前駆体繊維を加熱された酸化性
気体によって耐炎化する耐炎化装置において、耐炎化炉
内に水を散布する散水手段が設けられていることを特徴
とする。また、前記耐炎化炉内には、水受けが設けられ
ていることが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。（形態例１）図１および図２は、本発明の耐炎化装置の
一例を示す概略断面図である。この耐炎化装置は、前駆
体繊維１を耐炎化する耐炎化炉２と、複数の前駆体繊維
１，１…を平行に揃え、この前駆体繊維１，１…を繰り
返し耐炎化炉２内に通糸するためのローラー３ａ〜３
ｃ，４ａ〜４ｃと、耐炎化装置の制御を行う制御機構１
２を具備して概略構成される。

【００１３】耐炎化炉２には、複数の処理室５，５…
と、耐炎化炉２内の酸化性気体を加熱するヒーター６，
６…と、ヒーター６，６…で加熱された酸化性気体を処
理室５，５…に送風するファン７，７…と、耐炎化炉２
内の酸化性気体を処理室５，５…とヒーター６，６…と
の間で循環させるための通気路８，８…と、処理室５，
５…から落下してくる水を受ける水受け１３，１３…
と、処理室５内の温度を測定する温度計１４が設けられ
ている。

【００１４】また、処理室５の側壁には、前駆体繊維１
を導入および導出するスリット９，９…が設けられ、処
理室５の上面および底面には、加熱された酸化性気体を
均一に分散させる多孔板１０および多孔板１１がそれぞ
れ設けられている。また、処理室５内の多孔板１０と前
駆体繊維１との間には、散水管１５，１５…が設けられ
ている。

【００１５】前記前駆体繊維１は、単繊維が数千〜数十
万本束ねられたトウである。単繊維としては、ＰＡＮ系
繊維、ピッチ系繊維、フェノール樹脂系繊維など、耐炎
繊維の前駆体として通常使用されているものが使用でき
る。前駆体繊維１を耐炎化する際に使用される酸化性気
体としては、空気などの含酸素気体などが挙げられ、工
業的には空気が好適に用いられる。

【００１６】前記耐炎化炉２は、その外壁が断熱材とこ
れを覆うステンレス板とか構成されているものであり、
耐炎化炉２外に通ずるスリット９，９…以外は外壁で閉
塞された状態のものである。この耐炎化炉２は、耐炎化
炉２外に通ずるスリット９，９…から耐炎化炉２内の加
熱された空気が漏洩しないように、スリット９，９…を
囲むようにシール室を設けられたものでもよい。

【００１７】前記ローラー３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃは、
複数の前駆体繊維１，１…を平行に揃えるための複数の
溝（図示略）が等間隔に形成されたローラーである。前
記ヒーター６は、耐炎化炉２内の空気を、前駆体繊維１
の耐炎化に必要な温度まで加熱するためのものである。
ヒーター６としては、耐炎化炉２内の空気を２００〜３
００℃程度に加熱できるものであればよく、ガスヒータ
ー、電気ヒーターなどが挙げられる。

【００１８】前記多孔板１０および多孔版１１は、複数
の孔が形成されたものであればよく、その材質などは特
に限定はされない。また、その形状も、図示例の平板状
のものに限定はされず、波板状のものなどでもよい。ま
た、孔の孔径も特に限定はされない。前記水受け１３
は、前記散水管１５から散水された水を受け、耐炎化炉
２底部の断熱材が水に濡れてしまうことを防ぐものであ
る。水受け１３は、受けた水が排水弁１６が設けられた
排水管１７から耐炎化炉２外に流れ出るように傾斜させ
て設けられている。

【００１９】前記温度計１４は、処理室５内の高温、具
体的には３００℃程度までの温度に耐えうるものであれ
ば、特に限定はされない。前記散水管１５は、その管の
外周壁に、水を処理室５内に散布する散水ノズル、噴霧
ノズル等が複数形成されたものである。散水管１５とし
ては、前駆体繊維１，１…および多孔板１０に水がかか
るように、下向きおよび上向きの散水ノズル、噴霧ノズ
ル等が設けられているものが望ましい。散水ノズルおよ
び噴霧ノズルとしては、扇状、円錐状などのものを用い
ることができ、特に限定はされない。

【００２０】また、図示例では、散水管１５は、多孔板
１０と前駆体繊維１との間に設けられているが、多孔板
１０の上側に設けてもよい。また、多孔板１１を効率よ
く清掃できるように、多孔板１１と前駆体繊維１との間
にさらに別の散水管を設けてもよい。

【００２１】前記制御機構１２は、処理部と、インター
フェース部とから概略構成される。処理部は、インター
フェース部を介して、温度計１４、および散水管１５に
水を供給する給水管１８に設けられた給水弁１９に電気
的に接続されており、温度計１４からの温度情報に基づ
いて、給水弁１９の開閉等を制御するものである。

【００２２】なお、この処理部は専用のハードウエアに
より実現されるものであってもよく、また、この処理部
はメモリおよび中央演算装置（ＣＰＵ）によって構成さ
れ、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリ
にロードして実行することによりその機能を実現させる
ものであってもよい。また、前記制御機構１２には、周
辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されるもの
とする。ここで、入力装置とは、ディスプレイタッチパ
ネル、スイッチパネル、キーボード等の入力デバイスの
ことをいい、表示装置とは、ＣＲＴや液晶表示装置のこ
とをいう。

【００２３】前記給水弁１９としては、前記制御機構１
２からの制御によって弁の開閉を行うことができる弁で
あればよく、例えば、電磁弁、電動弁などが挙げられ
る。

【００２４】次に、この耐炎化装置を用いた前駆体繊維
１の耐炎化工程について説明する。供給ロール（図示
略）から供給された前駆体繊維１，１…は、ローラー３
ａによって平行に揃えられた後、スリット９を通って耐
炎化炉２内に導入される。耐炎化炉２内では、ヒーター
６によって加熱され、ファン７によって送風された酸化
性空気が、通気路８，８…を通って処理室５，５…とヒ
ーター６，６…との間で常に循環している。

【００２５】前駆体繊維１，１…は、耐炎化炉２内の各
処理室５，５…において、多孔板１０から吹き付けられ
る加熱された酸化性気体によって耐炎化処理される。い
ったん、スリット９を通って耐炎化炉２外に導出された
前駆体繊維１，１…は、ロール４ａによって折り返さ
れ、再び、別のスリット９を通って耐炎化炉２内に導入
される。以後、前駆体繊維１，１…は、ロール３ｂ、４
ｂ、３ｃによって繰り返し耐炎化炉２内に通糸され、繰
り返し耐炎化処理される。耐炎化された前駆体繊維は、
最終的に耐炎繊維として耐炎化炉２から導出され、巻取
りロール（図示略）に巻き取られていく。

【００２６】酸化性気体の加熱温度は、通常、２００〜
３００℃である。また、多孔板１０から前駆体繊維１，
１…に吹き付けられる酸化性気体の風速は、通常０.２
〜２０ｍ／秒である。

【００２７】この耐炎化工程において、万が一、前駆体
繊維１が暴走反応を起こした場合、以下のようにして暴
走反応の抑制または消火作業が行われる。耐炎化炉２の
温度計１４において測定された温度が、制御機構１２に
設定された温度を超えた場合、すなわち暴走反応による
高温が検知された場合、制御機構１２によって給水弁１
９が開かれ、散水管１５に水が供給される。散水管１５
に供給された水は、散水ノズル、噴霧ノズル等から処理
室５内に散布され、前駆体繊維１の暴走反応が抑制また
は前駆体繊維１の燃焼が消火される。

【００２８】また、多孔板１０および多孔板１１の孔が
シリカによって目詰まりした場合には、耐炎化処理を停
止した後、給水弁１９を開いて、散水管１５の散水ノズ
ル、噴霧ノズル等から水を散布し、多孔板１０および多
孔板１１の清掃を行う。消火や清掃に使用された水は、
耐炎化炉２底部の水受け１３に溜まる。水受け１３の水
は、排水弁１６を開くことによって、排水管１７を通っ
て耐炎化炉２外へと排水される。

【００２９】このような耐炎化装置にあっては、耐炎化
炉２内に散水管１５を設けているので、前駆体繊維１の
暴走反応が起こった際には迅速にこれを抑制または消火
でき、また、多孔板１０および多孔板１１の清掃は、作
業者の労力や手間をかけることなく容易にできる。ま
た、耐炎化炉２底部に水受け１３を設けているので、消
火や清掃に使用された水が耐炎化炉２内の断熱材に吸収
されることを防ぐことができる。

【００３０】（形態例２）図３および図４は、本発明の
耐炎化装置の他の例を示す概略断面図である。形態例１
と同じものには同一の符号を付してある。この耐炎化装
置は、前駆体繊維１を耐炎化する耐炎化炉２２と、複数
の前駆体繊維１，１…を平行に揃え、この前駆体繊維
１，１…を繰り返し耐炎化炉２２内に通糸するためのロ
ーラー３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃと、耐炎化装置の制御を
行う制御機構１２を具備して概略構成される。

【００３１】耐炎化炉２２には、水平に設置された仕切
り板２０，２０によって複数の階層に仕切られた処理室
２５，２５…と、耐炎化炉２２内の酸化性気体を加熱す
るヒーター６，６…と、ヒーター６，６…で加熱された
酸化性気体を処理室２５，２５…に送風するファン７，
７…と、耐炎化炉２２内の酸化性気体を処理室２５とヒ
ーター６との間で循環させるための通気路２８，２８…
と、各処理室２５底部の水受け１３，１３…と、処理室
２５内の温度を測定する温度計１４が設けられている。

【００３２】また、耐炎化炉２２の外壁から処理室２５
にわたって、前駆体繊維１を導入および導出するスリッ
ト２９，２９…が設けられ、処理室２５の長手方向の側
面には、加熱された酸化性気体を均一に分散させる多孔
板３０および多孔板３１が設けられている。また、各処
理室２５内の前駆体繊維１の上方には、散水管１５，１
５…が設けられている。

【００３３】前記耐炎化炉２２は、その外壁が断熱材と
これを覆うステンレス板とか構成されているものであ
り、耐炎化炉２２外に通ずるスリット２９，２９…以外
は外壁で閉塞された状態のものである。この耐炎化炉２
２は、耐炎化炉２２外に通ずるスリット２９，２９…か
ら耐炎化炉２２内の加熱された空気が漏洩しないよう
に、スリット２９，２９…を囲むようにシール室を設け
てられたものでもよい。

【００３４】前記多孔板３０および多孔版３１は、複数
の孔が形成されたものであればよく、その材質などは特
に限定はされない。また、その形状も、図示例の平板状
のものに限定はされず、波板状のものなどでもよい。ま
た、孔の孔径も特に限定はされない。前記水受け１３
は、前記散水管１５から散水された水を受け、処理室２
５底部の断熱材が水に濡れてしまうことを防ぐものであ
る。水受け１３は、受けた水が排水弁が設けられた排水
管（図示略）から外に流れ出るように傾斜させて設けら
れている。

【００３５】前記散水管１５は、その管の外周壁に、水
を処理室５内に散布する散水ノズル、噴霧ノズル等が複
数形成されたものである。散水管１５としては、前駆体
繊維１，１…、多孔板３０および多孔板３１に水がかか
るように、左右方向に散水ノズル、噴霧ノズル等が設け
られているものが望ましい。また、図示例では、散水管
１５は、前駆体繊維１上方に設けられているが、前駆体
繊維１の下方に別の散水管を設けてもよい。

【００３６】次に、この耐炎化装置を用いた前駆体繊維
１の耐炎化工程について説明する。供給ロール（図示
略）から供給された前駆体繊維１，１…は、ローラー３
ａによって平行に揃えられた後、スリット２９を通って
耐炎化炉２２内に導入される。耐炎化炉２２内では、ヒ
ーター６によって加熱され、ファン７によって送風され
た酸化性空気が、通気路２８，２８…を通って処理室２
５，２５…とヒーター６，６…との間で常に循環してい
る。

【００３７】前駆体繊維１，１…は、耐炎化炉２２内の
処理室２５において、多孔板３０から吹き付けられる加
熱された酸化性気体によって耐炎化処理される。いった
ん、スリット２９を通って耐炎化炉２２外に導出された
前駆体繊維１，１…は、ロール４ａによって折り返さ
れ、再び、別のスリット２９を通って耐炎化炉２２内に
導入される。以後、前駆体繊維１，１…は、ロール３
ｂ、４ｂ、３ｃによって繰り返し耐炎化炉２２内に通糸
され、繰り返し耐炎化処理される。耐炎化された前駆体
繊維は、最終的に耐炎繊維として耐炎化炉２２から導出
され、巻取りロール（図示略）に巻き取られていく。

【００３８】酸化性気体の加熱温度は、通常、２００〜
３００℃である。また、多孔板３０から前駆体繊維１，
１…に吹き付けられる酸化性気体の風速は、通常０.２
〜２０ｍ／秒である。

【００３９】この耐炎化工程において、万が一、前駆体
繊維１が暴走反応を起こした場合、以下のようにして暴
走反応の抑制または消火作業が行われる。耐炎化炉２２
の温度計１４において測定された温度が、制御機構１２
に設定された温度を超えた場合、すなわち暴走反応によ
る高温が検知された場合、制御機構１２によって給水弁
１９が開かれ、散水管１５に水が供給される。散水管１
５に供給された水は、散水ノズル、噴霧ノズル等から処
理室２５内に散布され、前駆体繊維１の暴走反応が抑制
または前駆体繊維１の燃焼が消火される。

【００４０】また、多孔板３０および多孔板３１の孔が
シリカによって目詰まりした場合には、耐炎化処理を停
止した後、給水弁１９を開いて、散水管１５の散水ノズ
ル、噴霧ノズル等から水を散布し、多孔板３０および多
孔板３１の清掃を行う。消火や清掃に使用された水は、
各処理室２５底部の水受け１３に溜まる。水受け１３の
水は、排水弁（図示略）を開くことによって、排水管
（図示略）を通って耐炎化炉２２外へと排水される。

【００４１】このような耐炎化装置にあっては、耐炎化
炉２２内に散水管１５を設けているので、前駆体繊維１
の暴走反応が起こった際には迅速にこれを抑制または消
火でき、また、多孔板３０および多孔板３１の清掃は、
作業者の労力や手間をかけることなく容易にできる。ま
た、処理室２５底部に水受け１３を設けているので、消
火や清掃に使用された水が耐炎化炉２２内の断熱材に吸
収されることを防ぐことができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐炎化装
置は、耐炎化炉内に水を散布する散水手段が設けられて
いるので、耐炎化炉内において前駆体繊維の暴走反応が
起こった際には迅速にこれを抑制または消火でき、ま
た、耐炎化炉内の清掃が容易である。また、前記耐炎化
炉内に水受けが設けられていれば、消火や清掃に使用さ
れた水が耐炎化炉内の断熱材に吸収されることを防ぐこ
とができ、耐炎化装置の運転の再開までの時間が短縮さ
れ、耐炎繊維の生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐炎化装置の一例を示す正面断面図
である。

【図２】図１の耐炎化装置におけるII−II断面図であ
る。

【図３】本発明の耐炎化装置の他の例を示す正面断面
図である。

【図４】図３の耐炎化装置におけるIV−IV断面図であ
る。

【図５】従来の耐炎化装置の一例を示す正面断面図で
ある。

【図６】図５の耐炎化装置におけるVI−VI断面図であ
る。

【符号の説明】

１前駆体繊維２耐炎化炉１３水受け１５散水管（散水手段）２２耐炎化炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐炎化炉内の前駆体繊維を加熱された酸
化性気体によって耐炎化する耐炎化装置において、耐炎化炉内に水を散布する散水手段が設けられているこ
とを特徴とする耐炎化装置。
【請求項２】前記耐炎化炉内に水受けが設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の耐炎化装置。