JP2004205068A - 加熱炉 - Google Patents
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Abstract
【解決課題】カーボンファイバーフェルトの減耗を抑制することができ、交換周期を延ばすことができて停機の周期を延ばすことができ、炭素繊維の製造に用いるような場合にその製造コストを下げることができる加熱炉を提供する。
【解決手段】炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたアウターマッフルと、カーボンファイバーフェルトとアウターマッフルとの間に設けた多孔質炭素材と、アウターマッフルの内側に設けたインナーマッフルと、アウターマッフルとインナーマッフルとの間に設けたヒーターとを有する。
【選択図】 図1
【解決手段】炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたアウターマッフルと、カーボンファイバーフェルトとアウターマッフルとの間に設けた多孔質炭素材と、アウターマッフルの内側に設けたインナーマッフルと、アウターマッフルとインナーマッフルとの間に設けたヒーターとを有する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、耐炎化繊維を不活性ガス雰囲気中にて1,000℃以上の高温で焼成することによって炭素繊維を製造するような場合に好適な加熱炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
耐炎化繊維を不活性ガス雰囲気中にて1,000℃以上の高温で焼成することによって炭素繊維を製造するときに用いる加熱炉としては、炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたマッフルとを有するようなものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。耐炎化繊維はマッフルの内側を走行せしめられ、焼成されて炭素繊維となる。
【0003】
ところで、そのような加熱炉を1,000℃以上もの高温で長期間運転し続けると、カーボンファイバーフェルトが酸化して徐々に減耗してくる。特に、マッフルとの界面における減耗が激しく、そのまま使い続けると所定の温度を保つことが難しくなる。その理由は、マッフル内の不活性ガスがマッフルの歪み等でマッフル外に漏れ出し、マッフルとカーボンファイバーフェルトとの界面に滞留し、不活性ガス中に存在する酸素と反応するためではないかと推定される。そのため、たびたび加熱炉を停機してカーボンファイバーフェルトを交換する必要があり、炭素繊維の製造コストが高くなる原因の一つとなっている。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−280117号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の加熱炉の上記問題点を解決し、カーボンファイバーフェルトの減耗を抑制することができ、その交換周期を延ばすことができて停機の周期を延ばすことができ、炭素繊維の製造に用いるような場合にその製造コストを下げることができる加熱炉を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたマッフルと、カーボンファイバーフェルトとマッフルとの間に設けた多孔質炭素材とを有する加熱炉を提供する。炭素繊維の糸を製造するような場合には、炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたアウターマッフルと、カーボンファイバーフェルトとアウターマッフルとの間に設けた多孔質炭素材と、アウターマッフルの内側に設けたインナーマッフルと、アウターマッフルとインナーマッフルとの間に設けたヒーターとを有する加熱炉が適している。炉壁とカーボンファイバーフェルトとの間に、カーボンファイバーフェルトとは別の耐火断熱材、たとえば耐火断熱煉瓦を設けてもよい。
【0007】
本発明において用いる多孔質炭素材は、炭素の成形品からなり、10〜100μm程度の平均孔径、30〜50%程度の孔容積、5〜200cm2/cmH2O,min程度の空気透過率、3〜120cm2/cmH2O,min程度の水透過率を有し、80〜220kg/cm2程度の圧縮強さ、1.1〜1.4g/cm3程度の嵩密度を有するようなものである。なお、炭素材とは黒鉛材をも含む広義の意味である。
【0008】
また、カーボンファイバーフェルトとは、カーボンファイバーのトウからなる、好ましくはニードルパンチが施されたフェルトであり、90%を超える空隙率を有するようなものである。熱による減耗を考えると、カーボンファイバーは10μm以上の太さを有するものであるのが好ましく、また、フェルトの厚みは5mm以上であるものが好ましい。なお、カーボンファイバーフェルトもまた、炭素質、黒鉛質のいずれであってもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1(縦断面図)、図2(横断面図)において、架台1上に据え付けられる加熱炉は、鋼製の炉壁2と、この炉壁2の内側に設けた、耐火断熱材たるカーボンファイバーフェルト3と、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けた、グラファイト等の耐火材からなるアウターマッフル4と、このアウターマッフル4の内側に設けた、同様にグラファイト等の耐火材からなるインナーマッフル5とを有する。アウターマッフル4とインナーマッフル5との間にはヒーター6が配置されており、インナーマッフル5内を連続的に走行せしめられる被加熱物を加熱することができるようになっている。アウターマッフル4は、ヒーター6を包囲し、アウターマッフル4内をヒーターの発する熱による均一な温度の空間とするように作用する。
【0010】
また、カーボンファイバーフェルト3とアウターマッフル5との間には、多孔質炭素材7が配置されている。この多孔質炭素材7は、カーボンファイバーフェルト3とアウターマッフル5との間にあってガスを拡散させ、それらの界面にガスが滞留するのを防止し、1,000℃以上もの高温で使用したときのカーボンファイバーフェルト3の減耗を抑制する。
【0011】
上記において、炉壁2とカーボンファイバーフェルト3との間に、たとえば耐火断熱煉瓦からなる、カーボンファイバーフェルトとは別の耐火断熱材を設けてもよい。そうすると、カーボンファイバーフェルト3と炉壁2との間にガスが滞留するのを防止することができるようになる。
【0012】
上述したような本発明の加熱炉は、1,000℃以上もの高温を必要とする炭素繊維の製造に極めて有用である。すなわち、たとえばポリアクリロニトリル系繊維、ピッチ系繊維、フェノール繊維等の原料繊維(プリカーサー)を耐炎化処理してなる耐炎化繊維を本発明の加熱炉に導き、炉内を窒素ガス、アルゴンガス等の不活性雰囲気に保ちながら1,000〜3,000℃程度の高温で焼成し、炭素繊維(黒鉛繊維を含む)を製造するような場合に好適である。
【0013】
【実施例および比較例】
(実施例)
図1に示した加熱炉を用い、平均単糸径50μm、単糸数12,000本のポリアクリロニトリル系繊維の耐炎化繊維を2,000℃で焼成し、炭素繊維を得た。多孔質炭素材としては、厚み30mm、平均孔径20μm、空気透過率12cm2/cmH2O,minの黒鉛質のものを用いた。また、耐炎化繊維の走行速度は3m/分とした。
【0014】
2か月間の連続運転の後、カーボンファイバーフェルトの減耗の有無を目視により観察したところ、減耗はほとんど認められなかった。
(比較例)
実施例において、多孔質炭素材を除去した。同様に2か月間の連続運転した後、カーボンファイバーフェルトの減耗の有無を目視により観察したところ、アウターマッフルとカーボンファイバーフェルトとの界面においてカーボンファイバーフェルトが減耗し、収縮していた。
【0015】
【発明の効果】
本発明は、炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトとこのカーボンファイバーフェルトの内側に設けたマッフルとの間に多孔質炭素材を設けているので、実施例と比較例との対比からも明らかなように、1,000℃以上といった高温で長期間使用してもカーボンファイバーフェルトの減耗を抑制することができる。そのため、カーボンファイバーフェルトの交換周期を延ばすことができ、停機の周期を延ばすことができるので、炭素繊維の製造に用いるような場合にその製造コストを下げることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略縦断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略横断面図である。
【符号の説明】
1:基礎
2:炉壁
3:カーボンファイバーフェルト
4:アウターマッフル
5:インナーマッフル
6:ヒーター
7:多孔質炭素材
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、耐炎化繊維を不活性ガス雰囲気中にて1,000℃以上の高温で焼成することによって炭素繊維を製造するような場合に好適な加熱炉に関する。
【0002】
【従来の技術】
耐炎化繊維を不活性ガス雰囲気中にて1,000℃以上の高温で焼成することによって炭素繊維を製造するときに用いる加熱炉としては、炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたマッフルとを有するようなものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。耐炎化繊維はマッフルの内側を走行せしめられ、焼成されて炭素繊維となる。
【0003】
ところで、そのような加熱炉を1,000℃以上もの高温で長期間運転し続けると、カーボンファイバーフェルトが酸化して徐々に減耗してくる。特に、マッフルとの界面における減耗が激しく、そのまま使い続けると所定の温度を保つことが難しくなる。その理由は、マッフル内の不活性ガスがマッフルの歪み等でマッフル外に漏れ出し、マッフルとカーボンファイバーフェルトとの界面に滞留し、不活性ガス中に存在する酸素と反応するためではないかと推定される。そのため、たびたび加熱炉を停機してカーボンファイバーフェルトを交換する必要があり、炭素繊維の製造コストが高くなる原因の一つとなっている。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−280117号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の加熱炉の上記問題点を解決し、カーボンファイバーフェルトの減耗を抑制することができ、その交換周期を延ばすことができて停機の周期を延ばすことができ、炭素繊維の製造に用いるような場合にその製造コストを下げることができる加熱炉を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたマッフルと、カーボンファイバーフェルトとマッフルとの間に設けた多孔質炭素材とを有する加熱炉を提供する。炭素繊維の糸を製造するような場合には、炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたアウターマッフルと、カーボンファイバーフェルトとアウターマッフルとの間に設けた多孔質炭素材と、アウターマッフルの内側に設けたインナーマッフルと、アウターマッフルとインナーマッフルとの間に設けたヒーターとを有する加熱炉が適している。炉壁とカーボンファイバーフェルトとの間に、カーボンファイバーフェルトとは別の耐火断熱材、たとえば耐火断熱煉瓦を設けてもよい。
【0007】
本発明において用いる多孔質炭素材は、炭素の成形品からなり、10〜100μm程度の平均孔径、30〜50%程度の孔容積、5〜200cm2/cmH2O,min程度の空気透過率、3〜120cm2/cmH2O,min程度の水透過率を有し、80〜220kg/cm2程度の圧縮強さ、1.1〜1.4g/cm3程度の嵩密度を有するようなものである。なお、炭素材とは黒鉛材をも含む広義の意味である。
【0008】
また、カーボンファイバーフェルトとは、カーボンファイバーのトウからなる、好ましくはニードルパンチが施されたフェルトであり、90%を超える空隙率を有するようなものである。熱による減耗を考えると、カーボンファイバーは10μm以上の太さを有するものであるのが好ましく、また、フェルトの厚みは5mm以上であるものが好ましい。なお、カーボンファイバーフェルトもまた、炭素質、黒鉛質のいずれであってもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1(縦断面図)、図2(横断面図)において、架台1上に据え付けられる加熱炉は、鋼製の炉壁2と、この炉壁2の内側に設けた、耐火断熱材たるカーボンファイバーフェルト3と、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けた、グラファイト等の耐火材からなるアウターマッフル4と、このアウターマッフル4の内側に設けた、同様にグラファイト等の耐火材からなるインナーマッフル5とを有する。アウターマッフル4とインナーマッフル5との間にはヒーター6が配置されており、インナーマッフル5内を連続的に走行せしめられる被加熱物を加熱することができるようになっている。アウターマッフル4は、ヒーター6を包囲し、アウターマッフル4内をヒーターの発する熱による均一な温度の空間とするように作用する。
【0010】
また、カーボンファイバーフェルト3とアウターマッフル5との間には、多孔質炭素材7が配置されている。この多孔質炭素材7は、カーボンファイバーフェルト3とアウターマッフル5との間にあってガスを拡散させ、それらの界面にガスが滞留するのを防止し、1,000℃以上もの高温で使用したときのカーボンファイバーフェルト3の減耗を抑制する。
【0011】
上記において、炉壁2とカーボンファイバーフェルト3との間に、たとえば耐火断熱煉瓦からなる、カーボンファイバーフェルトとは別の耐火断熱材を設けてもよい。そうすると、カーボンファイバーフェルト3と炉壁2との間にガスが滞留するのを防止することができるようになる。
【0012】
上述したような本発明の加熱炉は、1,000℃以上もの高温を必要とする炭素繊維の製造に極めて有用である。すなわち、たとえばポリアクリロニトリル系繊維、ピッチ系繊維、フェノール繊維等の原料繊維(プリカーサー)を耐炎化処理してなる耐炎化繊維を本発明の加熱炉に導き、炉内を窒素ガス、アルゴンガス等の不活性雰囲気に保ちながら1,000〜3,000℃程度の高温で焼成し、炭素繊維(黒鉛繊維を含む)を製造するような場合に好適である。
【0013】
【実施例および比較例】
(実施例)
図1に示した加熱炉を用い、平均単糸径50μm、単糸数12,000本のポリアクリロニトリル系繊維の耐炎化繊維を2,000℃で焼成し、炭素繊維を得た。多孔質炭素材としては、厚み30mm、平均孔径20μm、空気透過率12cm2/cmH2O,minの黒鉛質のものを用いた。また、耐炎化繊維の走行速度は3m/分とした。
【0014】
2か月間の連続運転の後、カーボンファイバーフェルトの減耗の有無を目視により観察したところ、減耗はほとんど認められなかった。
(比較例)
実施例において、多孔質炭素材を除去した。同様に2か月間の連続運転した後、カーボンファイバーフェルトの減耗の有無を目視により観察したところ、アウターマッフルとカーボンファイバーフェルトとの界面においてカーボンファイバーフェルトが減耗し、収縮していた。
【0015】
【発明の効果】
本発明は、炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトとこのカーボンファイバーフェルトの内側に設けたマッフルとの間に多孔質炭素材を設けているので、実施例と比較例との対比からも明らかなように、1,000℃以上といった高温で長期間使用してもカーボンファイバーフェルトの減耗を抑制することができる。そのため、カーボンファイバーフェルトの交換周期を延ばすことができ、停機の周期を延ばすことができるので、炭素繊維の製造に用いるような場合にその製造コストを下げることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略縦断面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る加熱炉の概略横断面図である。
【符号の説明】
1:基礎
2:炉壁
3:カーボンファイバーフェルト
4:アウターマッフル
5:インナーマッフル
6:ヒーター
7:多孔質炭素材
Claims (4)
- 炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたマッフルと、カーボンファイバーフェルトとマッフルとの間に設けた多孔質炭素材とを有する加熱炉。
- 炉壁と、この炉壁の内側に設けたカーボンファイバーフェルトと、このカーボンファイバーフェルトの内側に設けたアウターマッフルと、カーボンファイバーフェルトとアウターマッフルとの間に設けた多孔質炭素材と、アウターマッフルの内側に設けたインナーマッフルと、アウターマッフルとインナーマッフルとの間に設けたヒーターとを有する加熱炉。
- 炉壁とカーボンファイバーフェルトとの間に、カーボンファイバーフェルトとは別の耐火断熱材を設けた、請求項1または2に記載の加熱炉。
- 炭素繊維製造用である、請求項1〜3のいずれかに記載の加熱炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002371666A JP2004205068A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002371666A JP2004205068A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 加熱炉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004205068A true JP2004205068A (ja) | 2004-07-22 |
Family
ID=32810498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002371666A Pending JP2004205068A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 加熱炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004205068A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019197176A1 (de) * | 2018-04-09 | 2019-10-17 | Eisenmann Se | Ofen |
RU2795433C2 (ru) * | 2018-04-09 | 2023-05-03 | Уанджун Гмбх | Печь |
-
2002
- 2002-12-24 JP JP2002371666A patent/JP2004205068A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019197176A1 (de) * | 2018-04-09 | 2019-10-17 | Eisenmann Se | Ofen |
CN112689689A (zh) * | 2018-04-09 | 2021-04-20 | 万俊有限责任公司 | 炉 |
RU2795433C2 (ru) * | 2018-04-09 | 2023-05-03 | Уанджун Гмбх | Печь |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051219 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080213 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080311 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080708 |