JP2007284842A - Heat-treatment furnace, flame-proofing fiber bundle and method for producing carbon fiber - Google Patents

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達也 中谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat-treatment furnace for producing a carbon fiber having stable and high strength, a method for producing a flame-proofing fiber and a method for producing a carbon fiber. <P>SOLUTION: The heat-treatment furnace 1 is provided with a heat-treatment chamber 2 having a plurality of slit openings 3a, 3b for passing a treating object on two opposite side walls, a gas circulation path placed outside of the heat-treatment chamber, having a gas blowout port 8 positioned above the heat-treatment chamber 2 and blowing out hot gas downward and a gas sucking port 9 positioned under the heat-treatment chamber 2 and sucking hot gas, and circulating the gas from the gas sucking port 9 to the gas blowout port 8, and sealing chambers 6a, 6b placed outer side of these two side walls. The sealing chambers 6a, 6b have hot gas recovery ports 10a, 10b to recover the hot gas and placed at the upper part of the chambers and hot gas supplying ports 11a, 11b to supply the hot gas recovered from the hot gas recovery ports and placed at the lower part of the chambers. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、耐炎化繊維を製造するための熱処理炉ならびに耐炎化繊維および炭素繊維の製造方法に関する。   The present invention relates to a heat treatment furnace for producing flame-resistant fibers, and a method for producing flame-resistant fibers and carbon fibers.

ポリアクリロニトリル系繊維を原料とする炭素繊維は、強度や弾性率といった機械的特性が優れ、各種用途の構造材料用の強化材として広く用いられている。   Carbon fibers made from polyacrylonitrile-based fibers have excellent mechanical properties such as strength and elastic modulus, and are widely used as reinforcing materials for structural materials for various applications.

一般にポリアクリロニトリル系繊維を原料とする炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系重合体の単繊維を数千から数万本束ねた前駆体繊維束を、耐炎化工程にて空気などの酸化性気体中、200〜300℃の温度で焼成して耐炎化繊維束を得、次いで、炭化工程にて、不活性雰囲気中、300〜2000℃の温度で耐炎化繊維束を炭素化して製造されている。   In general, a carbon fiber using polyacrylonitrile fiber as a raw material is a precursor fiber bundle obtained by bundling thousands to tens of thousands of polyacrylonitrile polymer single fibers in an oxidizing gas such as air in a flameproofing process. It is manufactured by firing at a temperature of ˜300 ° C. to obtain a flame resistant fiber bundle, and then carbonizing the flame resistant fiber bundle at a temperature of 300 to 2000 ° C. in an inert atmosphere in a carbonization step.

炭素繊維の引っ張り強度は一般に単糸の欠陥に支配されていると考えられ、同一条件で製造される場合でも単糸の欠陥に大きく依存する。本発明者らは、かかる炭素繊維の強度に関し、耐炎化炉外雰囲気から進入するほこりおよびほこり中の金属成分が多いと、上記した単糸の欠陥による強度低下の問題が生じやすいことに着目して、本発明に想達した。   The tensile strength of carbon fibers is generally considered to be dominated by single yarn defects, and greatly depends on single yarn defects even when manufactured under the same conditions. With regard to the strength of the carbon fiber, the present inventors have noted that if there are a large amount of dust and metal components in the dust entering from the flameproof furnace atmosphere, the problem of strength reduction due to the single yarn defect is likely to occur. The present invention has been conceived.

ポリアクリロニトリル系繊維束の耐炎化処理法は、一般に200〜300℃に加熱された酸化性気体が循環する熱処理炉に炉の高さ方向に多数のローラーを配し往復させながら処理するものである。糸を水平に走行させ、ロールによって折り返す横型熱処理炉の側面にシール室を設けさらに、シール室に排気機構を設け、熱処理炉内から漏れ出したガスを排気する。さらに炉下部のシール室においては炉内に対し圧力が高いことで、熱処理室内で発生した有毒ガスの熱処理室外への漏れ出しを無くし、熱処理室内における温度制御が容易な横型熱処理炉が提案されている(例えば、特許文献1参照)。該方法の場合、特に排気機構を有するシール室圧力が、炉内圧力に対し高い状態を維持することは、雰囲気の低温ガスを炉内に積極的に取り入れるものであり、炉下部の温度斑が生じやすい。しかも循環風の温度低下が大きくなり、循環する酸化性気体を加熱するためには多大なエネルギーが必要なことから、極力雰囲気の低温ガスが炉内へ流入することを防止する、もしくは、漏れ込む雰囲気ガス温度を高くする、さらには漏れ出した炉内ガスを再利用することが望まれるが、かかる観点からの検討はこれまでされてはいなかった。   The flameproofing treatment method for polyacrylonitrile fiber bundles is generally performed by reciprocating a number of rollers arranged in the furnace height direction in a heat treatment furnace in which an oxidizing gas heated to 200 to 300 ° C. circulates. . A yarn is run horizontally, and a seal chamber is provided on the side surface of the horizontal heat treatment furnace turned back by a roll, and an exhaust mechanism is provided in the seal chamber to exhaust gas leaked from the heat treatment furnace. Furthermore, a horizontal heat treatment furnace has been proposed in which the pressure in the seal chamber at the bottom of the furnace is higher than that in the furnace, so that no toxic gas generated in the heat treatment chamber leaks out of the heat treatment chamber, and temperature control in the heat treatment chamber is easy. (For example, refer to Patent Document 1). In the case of this method, maintaining the state in which the pressure in the seal chamber having the exhaust mechanism is particularly high with respect to the pressure in the furnace means that the low-temperature gas in the atmosphere is actively introduced into the furnace, and temperature fluctuations in the lower part of the furnace are generated. Prone to occur. Moreover, since the temperature drop of the circulating air becomes large and enormous energy is required to heat the circulating oxidizing gas, it prevents or leaks the low temperature gas in the atmosphere as much as possible. Although it is desired to raise the atmospheric gas temperature and to reuse the leaked furnace gas, no examination has been made from this point of view.

また、ポリアクリロニトリル系繊維束の耐炎化処理は、酸化発熱反応であり、多量の発熱を伴う。したがって、このような耐炎化工程においては、処理時の温度や酸化反応に伴う多量の発熱のために繊維間に融着現象が発生し易く、発生した場合、得られる耐炎化繊維の品質が著しく悪化し、その後の炭素化工程での毛羽発生や工程切れの原因となる。その結果、炭素化工程が不安定化し、得られる炭素繊維の品質・性能等の著しい低下が生じる。   Moreover, the flameproofing treatment of the polyacrylonitrile fiber bundle is an oxidation exothermic reaction, and involves a large amount of heat generation. Therefore, in such a flameproofing process, a fusion phenomenon easily occurs between the fibers due to a large amount of heat generated due to the temperature during the treatment and the oxidation reaction. It deteriorates and causes fluff generation and process interruption in the subsequent carbonization process. As a result, the carbonization process is destabilized, and the quality and performance of the resulting carbon fiber is significantly reduced.

このような状況において、ポリアクリロニトリル系繊維束をシリコーン系油剤で処理することにより、耐炎化工程での単繊維間の融着を防止し、さらに工程中の繊維束の収束性を十分なレベルに維持させて、繊維の単糸切れを抑えることが可能であることが見出され、各種シリコーン系油剤が検討されている。   In such a situation, the polyacrylonitrile fiber bundle is treated with a silicone oil agent to prevent fusion between single fibers in the flameproofing process, and the convergence of the fiber bundle in the process is set to a sufficient level. It has been found that it is possible to keep the fiber from breaking a single yarn, and various silicone oils have been studied.

しかしながら、このようなシリコーン系油剤で処理されたポリアクリロニトリル系繊維束の耐炎化において、耐炎化炉の加熱ヒーター表面で酸化されることによる白色の微粉体が付着することや、耐炎化炉内に微粉体物が浮遊し、耐炎化繊維に付着することによる炭素繊維強度の低下および経時的な低下現象も発生していた。   However, in the flame resistance of such a polyacrylonitrile fiber bundle treated with a silicone-based oil agent, white fine powder due to oxidation on the surface of the heater of the flame resistance furnace adheres to the flame resistance furnace. There was also a decrease in carbon fiber strength and a decrease with time due to the fine powder floating and adhering to the flameproof fiber.

強度低下の主原因として、シリコーン系油剤の珪素(SI)が酸化され微粉体となり、鉄や、アルミなどの金属成分と結合し耐炎化糸に付着し、1000℃以上の炭素化工程で溶融や分解し、単糸の欠陥となると考えられる。   The main cause of strength reduction is the oxidation of silicon (SI), a silicone-based oil agent, to a fine powder that binds to metal components such as iron and aluminum and adheres to the flameproofing yarn. It is considered that it breaks down and becomes a single yarn defect.

金属成分は、耐炎化炉の素材やポリアクリロニトリル系繊維束内、熱処理炉へ供給している酸化性気体にも含まれており、熱処理炉の素材には、錆びにくいステンレス素材を使用したり、熱処理炉へ供給する酸化性気体はフィルターで濾過したり、金属成分の進入には気を遣っている。   The metal component is also contained in the flameproofing furnace material, the polyacrylonitrile fiber bundle, and the oxidizing gas supplied to the heat treatment furnace. Oxidizing gas supplied to the heat treatment furnace is filtered with a filter, and care is taken when metal components enter.

一方、シリコーン成分の酸化を抑制するために、該酸化性雰囲気を形成する酸化性気体を加熱体に接触させて加熱し、この際に該加熱体の該酸化性気体に接触する面の温度を400℃以下とすることで揮発したシリコーン系化合物が耐炎化炉内でシリコン原子を含む微粉体物を生成させないようにすることを提案されているが(例えば、特許文献2参照)、完全にゼロ化することは困難で、また、強度低下の主原因である金属成分については記載や検討がされていない。炭素化する工程は、1000℃以上の高温領域下で行っており、鉄やアルミなどの金属成分は容易に溶解または反応する。そのため、炭素化工程に供給される耐炎化繊維については、金属成分の付着が少ないことが望まれるが、かかる観点からの検討はこれまでされてはいなかった。
特開平11−173761号公報 特開2003−73931号公報
On the other hand, in order to suppress the oxidation of the silicone component, the oxidizing gas forming the oxidizing atmosphere is heated in contact with the heating body, and at this time, the temperature of the surface of the heating body in contact with the oxidizing gas is set. Although it has been proposed that the silicone-based compound volatilized at 400 ° C. or lower does not generate a fine powder containing silicon atoms in a flameproofing furnace (see, for example, Patent Document 2), it is completely zero. It is difficult to make it, and the metal component which is the main cause of strength reduction is not described or studied. The carbonizing step is performed in a high temperature region of 1000 ° C. or higher, and metal components such as iron and aluminum are easily dissolved or reacted. For this reason, it is desired that the flameproof fiber supplied to the carbonization process has little adhesion of metal components, but no examination has been made from this viewpoint.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-173761 JP 2003-73931 A

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、ポリアクリロニトリル系繊維束を耐炎化する熱処理炉および耐炎化繊維の製造方法並びに炭素繊維の製造方法を提供するものであり、さらに詳しくは、シリコーン系油剤に起因する熱処理炉内に堆積するほこり中の金属成分が少ない熱処理炉およびその熱処理炉を使用した耐炎化繊維の製造方法並びに炭素繊維の製造方法を提供することにある。具体的には、安定した高強度を有する炭素繊維を製造することが可能な熱処理炉および耐炎化繊維の製造方法並びに炭素繊維の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a heat treatment furnace for making a polyacrylonitrile fiber bundle flame resistant, a method for producing flame resistant fiber, and a method for producing carbon fiber. More specifically, the present invention provides a heat treatment furnace having a small amount of metal components in dust accumulated in a heat treatment furnace caused by a silicone-based oil, a method for producing flame-resistant fibers using the heat treatment furnace, and a method for producing carbon fibers. It is in. Specifically, an object of the present invention is to provide a heat treatment furnace capable of producing a carbon fiber having a stable high strength, a method for producing a flame-resistant fiber, and a method for producing a carbon fiber.

上記の課題を達成するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
(1)被処理物が出入りするスリット状の開口部を、対向する2つの側壁に複数有する熱処理室と、該熱処理室の上方に位置し下方に向けて加熱気体を吹き出す気体吹き出し口と、熱処理室の下方に位置し加熱気体を吸い込む気体吸い込み口とを有し、かつ、該気体吸い込み口から気体吹き出し口へ気体を循環する気体循環路を熱処理室外に設けるとともに、前記2つの側壁の外側には、被処理物が出入りするスリット状の開口部を外側側壁に複数有するシール室を設けてなる熱処理炉であって、前記シール室は、上部に、加熱気体を回収する加熱気体回収口を有し、下部に、前記加熱気体回収口から回収された加熱気体を供給する加熱気体供給口を有することを特徴とする熱処理炉。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration. That is,
(1) A heat treatment chamber having a plurality of slit-like openings on the two side walls facing each other, a gas blowout port for blowing the heated gas toward the lower position above the heat treatment chamber, and heat treatment A gas suction port that is located below the chamber and sucks the heated gas, and a gas circulation path for circulating gas from the gas suction port to the gas outlet is provided outside the heat treatment chamber, and outside the two side walls. Is a heat treatment furnace provided with a seal chamber having a plurality of slit-like openings on the outer side wall through which an object enters and exits, and the seal chamber has a heated gas recovery port at the upper portion for recovering heated gas. And a heating gas supply port for supplying the heating gas recovered from the heating gas recovery port at a lower portion.

(2)前記シール室の外部には、シール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に向けて加熱外気を吹き付ける外気吹き付け手段を有する(1)に記載の熱処理炉。   (2) The heat treatment furnace according to (1), further including an outside air blowing unit that blows heated outside air toward a slit-shaped opening provided on an outer side wall of the seal chamber, outside the seal chamber.

(3)(1)または(2)に記載の熱処理炉を用い、ポリアクロニトリル系繊維束を、対向する2つの側壁に有するスリット状の開口部とシール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に通過せしめ、折り返して熱処理室を複数回通過させて酸化性加熱気体中で耐炎化処理する耐炎化繊維束の製造方法であって、前記気体吹き出し口から下方に向けて加熱気体を吹き出し、気体吸い込み口から加熱気体を吸い込み、吸い込まれた加熱気体を気体循環路を経由して気体吹き出し口に循環するとともに、シール室の加熱気体を、加熱気体回収口から回収して、回収した加熱気体を加熱気体供給口から供給することを特徴とする耐炎化繊維束の製造方法。   (3) Using the heat treatment furnace described in (1) or (2), a slit-like opening having a polyacrylonitrile fiber bundle on two opposing side walls and an outer side wall of the seal chamber A flame-resistant fiber bundle that is passed through the part, folded back and passed through the heat treatment chamber a plurality of times and flame-proofed in oxidizing heating gas, and the heated gas is blown out downward from the gas blowing port, The heated gas is sucked in from the gas suction port, and the sucked heated gas is circulated to the gas blowout port via the gas circulation path, and the heated gas in the seal chamber is recovered from the heated gas recovery port and recovered. Is supplied from a heated gas supply port. A method for producing a flame resistant fiber bundle.

(4)(2)に記載の熱処理炉を用い、ポリアクロニトリル系繊維束を、対向する2つの側壁に有するスリット状の開口部とシール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に通過せしめ、折り返して熱処理室を複数回通過させて酸化性加熱気体中で耐炎化処理する耐炎化繊維束の製造方法であって、前記気体吹き出し口から下方に向けて加熱気体を吹き出し、気体吸い込み口から加熱気体を吸い込み、吸い込まれた加熱気体を気体循環路を経由して気体吹き出し口に循環するとともに、シール室の加熱気体を、加熱気体回収口から回収して、回収した加熱気体を加熱気体供給口から供給し、かつ、前記外気吹き付け手段により、シール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に向けて加熱外気を吹き付けることを特徴とする耐炎化繊維束の製造方法。   (4) Using the heat treatment furnace described in (2), the polyacrylonitrile fiber bundle is passed through the slit-like opening provided on the two opposing side walls and the slit-like opening provided on the outer side wall of the seal chamber. , A method for producing a flame-resistant fiber bundle that is folded and passed through a heat treatment chamber a plurality of times and flame-proofing in an oxidizing heating gas, wherein the heated gas is blown out downward from the gas blowing port, from the gas suction port The heated gas is sucked in, and the sucked heated gas is circulated to the gas outlet through the gas circulation path, and the heated gas in the seal chamber is recovered from the heated gas recovery port, and the recovered heated gas is supplied to the heated gas. Flame-resistant fiber bundles, characterized in that heated outside air is blown toward the slit-shaped opening provided on the outer side wall of the seal chamber by the outside air blowing means. Manufacturing method.

(5)前記加熱外気は、温度が40〜100℃であり、0.5μm以上のほこり数が35コ/10リットル以下となるようフィルターにより浄化されてなる(4)に記載の耐炎化繊維束の製造方法。   (5) The flame-resistant fiber bundle according to (4), wherein the heated outside air is purified by a filter so that the temperature is 40 to 100 ° C. and the number of dusts of 0.5 μm or more is 35 co / 10 liters or less. Manufacturing method.

(6)前記ポリアクリロニトリル系繊維束に、シリコーン系油剤が付着されている(3)〜(5)のいずれかに記載の耐炎化繊維束の製造方法。   (6) The method for producing a flame resistant fiber bundle according to any one of (3) to (5), wherein a silicone-based oil agent is attached to the polyacrylonitrile fiber bundle.

(7)(3)〜(6)のいずれかに記載の製造方法で得られた耐炎化繊維束を、不活性雰囲気中で炭素化処理することを特徴とする炭素繊維の製造方法。   (7) A method for producing carbon fiber, comprising subjecting the flame-resistant fiber bundle obtained by the production method according to any one of (3) to (6) to carbonization in an inert atmosphere.

本発明によれば、以下に説明するとおり、耐炎化工程で耐炎化糸に付着する金属成分が少なく、炭素化工程での単糸の欠陥が少ない、すなわち、高強度の炭素繊維を長期間安定して製造することができる。   According to the present invention, as described below, there are few metal components adhering to the flameproofing yarn in the flameproofing step, and there are few single yarn defects in the carbonization step, that is, high strength carbon fiber is stable for a long period of time. Can be manufactured.

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on embodiments shown in the drawings.

図1は、本発明の一実施態様に係る熱処理炉の概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat treatment furnace according to an embodiment of the present invention.

本発明の熱処理炉1は、被処理物Aが出入りするスリット状の開口部3a,3bを、対向する2つの側壁13a、13bに複数有する熱処理室2と、該熱処理室2の上方に位置し下方に向けて加熱気体を吹き出す気体吹き出し口8と、熱処理室2の下方に位置し加熱気体を吸い込む気体吸い込み口9とを有するものである。   The heat treatment furnace 1 of the present invention is positioned above the heat treatment chamber 2 and a heat treatment chamber 2 having a plurality of slit-like openings 3a and 3b on both sides 13a and 13b facing each other. It has a gas outlet 8 that blows out the heated gas downward, and a gas inlet 9 that is located below the heat treatment chamber 2 and sucks in the heated gas.

本発明の熱処理炉1は、ポリアクリロニトリル系繊維束を耐炎化する場合、耐炎化炉内に、鉄、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アルミ等の金属成分を含んだ外気の進入を抑制し、酸化珪素との結合を抑制するものである。熱処理炉1としては、炉外ロール5を複数個介し、酸化性加熱気体を熱処理炉1の上部に設けられた気体吹き出し口8からから被処理物Aである糸の走行方向に対して交差する方向、好ましくは直角方向に吹き付け、耐炎化繊維を得る耐炎化繊維の製造装置において特に有効である。   The heat treatment furnace 1 of the present invention suppresses the ingress of outside air containing metal components such as iron, sodium, potassium, magnesium, and aluminum into the flameproofing furnace when the polyacrylonitrile fiber bundle is made flameproof, and silicon oxide It is a thing which suppresses the coupling | bonding with. As the heat treatment furnace 1, the oxidizing heating gas intersects the traveling direction of the yarn that is the object to be treated A from the gas outlet 8 provided at the upper part of the heat treatment furnace 1 through a plurality of outside-rolls 5. This is particularly effective in an apparatus for producing flame-resistant fibers, which is sprayed in the direction, preferably perpendicular direction, to obtain flame-resistant fibers.

上記の如く、熱処理炉1の外側にロール5を配設することにより、熱処理炉1に人が入ることなく作業が可能であることから、スタート準備のし易さ、メンテナンスのし易さや、定常運転時に巻き付きや糸切れが発生した場合でも生産設備を停止することなく処置が可能であり、炉内にロールを配設する耐炎化装置に対し生産性は優れている。一方、炉内の気密性や熱効率の観点からは、糸を炉外に搬出および搬入するための開口部が必要であり、また糸を一度冷却することから、炉内にロールを配設する炉に対して耐炎化効率は劣るが、長期連続運転、多糸条化、高糸条密度化が求められており、炉外にロールが配設されている炉が優位である場合が多いと考えられる。   As described above, by disposing the roll 5 on the outside of the heat treatment furnace 1, work can be performed without entering the heat treatment furnace 1, so that it is easy to prepare for start, easy to maintain, and steady. Even when winding or yarn breakage occurs during operation, it is possible to take measures without stopping the production equipment, and the productivity is superior to the flameproofing device in which a roll is arranged in the furnace. On the other hand, from the viewpoint of hermeticity and thermal efficiency in the furnace, an opening for carrying the yarn in and out of the furnace is necessary, and since the yarn is cooled once, the furnace in which the roll is arranged in the furnace Although flame resistance efficiency is inferior to the above, long-term continuous operation, multiple yarns, and high yarn density are required, and a furnace with rolls outside the furnace is often dominant. It is done.

酸化性気体を炉の上部から糸の走行方向と交差する方向、好ましくは直角方向に吹き付けることにより、糸の走行方向に対して並行方向に吹き付ける方法に対して酸化反応に伴う発熱を効率よく除熱できるため、高温、短時間での耐炎化処理が可能である。一方、糸の走行方向に対して交差する方向、好ましくは直角方向に酸化性気体を吹き付けることで、糸が抵抗となり、抵抗の低い部分、すなわち、被処理物が出入りする熱処理炉1のスリット状の開口部3a,3bに一部の酸化性気体が漏れ出すことになる。炉の上部から酸化性気体を吹き付けるため、炉上部の被処理物Aが出入りするスリット状の開口部3a,3bから一部の酸化性気体が漏れ出し、炉下部の被処理物が出入りするスリット状の開口部3a,3bから、熱処理炉1の周辺の外気を吸い込むこととなる。下部の被処理物が出入りするスリット状の開口部3a,3bからは、炉外の常温の雰囲気ガスを吸い込むことによって、熱処理炉下部の温度低下や雰囲気ガスに含まれる金属成分が炉内に進入し、酸化珪素と結合する。上部の被処理物が出入りするスリット状の開口部3a,3bからの漏れ出しを防止するために、該開口部3a,3bを極力狭くするなどする必要があるものの、漏れ出しをゼロにすることは実質不可能である。したがって、上部の被処理物が出入りするスリット状の開口部3a,3bから漏れ出した酸化性気体を回収し、下部の被処理物が出入りするスリット状の開口部3a,3bから供給することで、炉外雰囲気ガスが炉内に進入することを防止することが好ましい。   By blowing the oxidizing gas from the top of the furnace in a direction that intersects the yarn traveling direction, preferably in a direction perpendicular to it, the heat generated by the oxidation reaction can be efficiently removed compared to the method in which the gas is blown in a direction parallel to the yarn traveling direction. Since it can be heated, flameproofing treatment at high temperature and in a short time is possible. On the other hand, by blowing the oxidizing gas in a direction intersecting with the traveling direction of the yarn, preferably in a direction perpendicular to the yarn, the yarn becomes resistant, and the portion having a low resistance, that is, the slit shape of the heat treatment furnace 1 in which the object to be treated enters and exits Part of the oxidizing gas leaks into the openings 3a and 3b. Since the oxidizing gas is blown from the upper part of the furnace, a part of the oxidizing gas leaks out from the slit-shaped openings 3a and 3b through which the processed object A at the upper part of the furnace enters and exits, and the processed object at the lower part of the furnace enters and exits the slit. The outside air around the heat treatment furnace 1 is sucked from the openings 3a and 3b. From the slit-shaped openings 3a and 3b through which the object to be processed at the lower part enters and exits, the ambient temperature gas outside the furnace is sucked in, so that the temperature decrease in the lower part of the heat treatment furnace and the metal components contained in the atmospheric gas enter the furnace. And bonded to silicon oxide. Although it is necessary to make the openings 3a and 3b as narrow as possible in order to prevent leakage from the slit-like openings 3a and 3b through which the workpiece to be processed enters and exits, the leakage should be made zero. Is virtually impossible. Therefore, by collecting the oxidizing gas leaked from the slit-shaped openings 3a and 3b through which the upper workpiece is moved in and out, and supplying the oxidizing gas through the slit-shaped openings 3a and 3b through which the lower workpiece is loaded and unloaded. It is preferable to prevent the atmospheric gas outside the furnace from entering the furnace.

したがって、本発明においては、気体吸い込み口9から気体吹き出し口8へ気体を循環する気体循環路15a、15bを熱処理室外に設けるとともに、前記2つの側壁13a、13bの外側には、被処理物Aが出入りするスリット状の開口部4a、4bを外側側壁14a、14bに複数有するシール室6a、6bを設けてなる熱処理炉であって、前記シール室は、上部に、加熱気体を回収する加熱気体回収口10a、10bを有し、下部に、前記加熱気体回収口10a、10bから回収された加熱気体を供給する加熱気体供給口11a、11bを有することを特徴とする。   Therefore, in the present invention, gas circulation paths 15a and 15b for circulating gas from the gas suction port 9 to the gas blowout port 8 are provided outside the heat treatment chamber, and the workpiece A is disposed outside the two side walls 13a and 13b. Is a heat treatment furnace provided with seal chambers 6a and 6b having a plurality of slit-like openings 4a and 4b on the outer side walls 14a and 14b, and the seal chamber has a heated gas for recovering the heated gas at the top. It has recovery ports 10a and 10b, and has heating gas supply ports 11a and 11b for supplying heated gas recovered from the heating gas recovery ports 10a and 10b in the lower part.

上記したように、本発明において、漏れ出した酸化性気体を回収する方法として、熱処理炉1のスリット状の開口部3a,3bを有する側壁13a、13bと炉外に配設されたロール5の間にシール室6a、6bを設け、該シール室6a、6bの上部からファン7a、7bの吸引力で回収し、該ファン7a、7bの押し出し力によって下部のシール室6a、6bに送り込む方法が好ましい。該方法により、熱のロスも少なく、回収効率も良くなる。さらに、下部シール室6a、6bに送り込む直前にヒーターなどの熱源(図示せず)で回収された酸化性気体を再加熱することがより好ましい。ダクトなどの放熱および少量の外気の吸い込みにより、下部シール室6a、6bに送り込む回収酸化性気体の温度が下がるため、熱処理炉内に温度斑が生じることになるが、該温度斑を軽減するためにもヒーターなどで再加熱することにより温度も安定して供給することができる。   As described above, in the present invention, as a method for recovering the leaked oxidizing gas, the side walls 13a and 13b having the slit-like openings 3a and 3b of the heat treatment furnace 1 and the roll 5 disposed outside the furnace are provided. There is a method in which seal chambers 6a and 6b are provided between the chambers, and the air is collected from the upper portions of the seal chambers 6a and 6b by the suction force of the fans 7a and 7b and sent to the lower seal chambers 6a and 6b by the pushing force of the fans 7a and 7b. preferable. By this method, heat loss is small and the recovery efficiency is improved. Furthermore, it is more preferable to reheat the oxidizing gas recovered by a heat source (not shown) such as a heater immediately before feeding into the lower seal chambers 6a and 6b. Since the temperature of the recovered oxidizing gas sent to the lower seal chambers 6a and 6b is lowered by heat radiation from a duct or the like and the suction of a small amount of outside air, temperature spots are generated in the heat treatment furnace, but the temperature spots are reduced. In addition, the temperature can be stably supplied by reheating with a heater or the like.

上記のシール室6a、6bは、多段にすることでより効率よくシールすることができる。1段でもシール効果はあるが、多段にすることによりより効率よく回収が可能となる。回収効率およびシール性、また、設備改造を最小限にするため2段がより好ましい。上記のシール室6a、6bは、シールを強化することに加え、炉周辺の金属成分を多く含んだ炉外雰囲気ガスの炉内への進入を防止するものであり、金属成分の進入を防止するために雰囲気ガスをクリーンにすることが重要である。雰囲気ガスのクリーン度は、0.5μm以上のほこりが35コ/10リットル以下程度のものであることが好ましい。一般的にオフィスなどの通常の雰囲気には0.5μm以上のほこりが1mあたり10〜300万個存在しているといわれている。JIS B9920で規定されているクラス分類でクラス5レベルと同等(JIS B9920のクラスは1m中のほこり)の35コ/10リットルを超えると、そのような外気が炉内に進入した場合、酸化珪素を媒体として後述する炉内ほこり中の金属含有量が目標を満足することができないと考えられる。雰囲気ガスのクリーン度としては、より好ましくはクラス4と同等の4コ/10リットル以下である。 Said sealing chamber 6a, 6b can be sealed more efficiently by making it multistage. Even with one stage, there is a sealing effect, but more efficient collection is possible by using multiple stages. Two stages are more preferable in order to minimize recovery efficiency and sealability, and equipment modification. The sealing chambers 6a and 6b are for reinforcing the seal and preventing the atmosphere gas outside the furnace containing a large amount of metal components around the furnace from entering the furnace and preventing the metal components from entering. Therefore, it is important to clean the atmosphere gas. The cleanness of the atmospheric gas is preferably such that dust of 0.5 μm or more is about 35/10 liters or less. Generally, it is said that there are 10 to 3 million dusts of 0.5 μm or more per 1 m 3 in a normal atmosphere such as an office. If Class 5 level comparable with defined by that classification with JIS B9920 (class JIS B9920 dust in 1 m 3) over 35 co / 10 l, if such ambient air enters the furnace, oxide It is considered that the metal content in the furnace dust described later using silicon as a medium cannot satisfy the target. The degree of cleanliness of the atmospheric gas is more preferably 4 co / 10 liters or less equivalent to class 4.

ほこり数は少ないに越したことはないが、クラス5レベルと同等であれば、後述する炉内ほこり中の金属成分が目標を達成できる。
なお、このようなクリーン度は、シール室6a、6bの外壁14a、14bから炉外ロール5までの範囲の雰囲気ガスが有していれば良い。
Although the number of dust has never been small, if it is equivalent to the class 5 level, the metal components in the dust in the furnace described later can achieve the target.
In addition, such a cleanliness degree should just have the atmosphere gas of the range from the outer walls 14a and 14b of the seal chambers 6a and 6b to the outer roll 5.

雰囲気ガスをクリーンにする方法として、外気をフィルターで濾過することにより、ほこりの数を35コ/10リットル以下にすることが挙げられる。フィルターの種類としては、HEPAフィルター(High Efficiency Particulate Air)や、ULPAフィルター(Ultra Low Penetration Air)を使用することにより、目標のほこり数以下にすることが可能である。クラス5と同等程度とするのであれば、コスト、寿命、耐久性からHEPAフィルターを使用することが好ましい。なお、ほこり数は、常温の雰囲気ガスをパーティクルカウンターを用いることにより測定することができる。   As a method of cleaning the atmospheric gas, it is possible to reduce the number of dusts to 35/10 liters or less by filtering the outside air with a filter. By using a HEPA filter (High Efficiency Particulate Air) or a ULPA filter (Ultra Low Penetration Air) as the type of filter, it is possible to reduce the number of dusts to a target or less. If it is set to the same level as class 5, it is preferable to use a HEPA filter from the viewpoint of cost, life and durability. The number of dusts can be measured by using a particle counter with ambient gas at room temperature.

雰囲気ガスをこのようなクリーン度とするために、本発明では、外気吹き付け手段により、シール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に向けて加熱外気を吹き付けるのが良い。特に、上述したようなフィルターを介した加熱外気吹き付けるのが良い。次に、外気吹き付け手段の一例として、外気吹き付け装置を用いて説明する。   In order to make the atmospheric gas have such a cleanliness, in the present invention, it is preferable to blow heated outside air toward the slit-shaped opening provided on the outer side wall of the seal chamber by the outside air blowing means. In particular, it is preferable to spray heated outside air through a filter as described above. Next, as an example of the outside air blowing means, an outside air blowing device will be described.

図2は、外気吹き付け装置12を設けた熱処理炉の拡大部分断面図である。   FIG. 2 is an enlarged partial cross-sectional view of the heat treatment furnace provided with the outside air spraying device 12.

吹きつけ方向は特に限定しないが、外気吹き付け装置12により、炉開口部に対し仰角0°〜80°の範囲が好ましい。より好ましくは10°〜60°の範囲である。また、温度は40℃〜100℃に加熱した加熱気体を使用することが好ましい。炉の周辺は糸の搬出搬入に伴い30〜100℃程度まで温度が上がる。常温の雰囲気ガスでは、搬入する糸を必要以上に冷却してしまい、耐炎化処理斑を引き起こす。また、高すぎると雰囲気温度が上がり、作業環境が悪化するため、より好ましくは50〜70℃の範囲である。   Although the blowing direction is not particularly limited, the outside air blowing device 12 preferably has an elevation angle of 0 ° to 80 ° with respect to the furnace opening. More preferably, it is the range of 10 degrees-60 degrees. Moreover, it is preferable to use the heated gas heated at 40 to 100 degreeC. The temperature around the furnace rises to about 30 to 100 ° C. as the yarn is carried in and out. The atmospheric gas at room temperature cools the yarn to be carried more than necessary, and causes flameproofing spots. Moreover, since atmospheric temperature will raise and work environment will deteriorate when too high, More preferably, it is the range of 50-70 degreeC.

加熱外気を吹き付ける方法としては、炉開口部とロールとの間に機幅方向にスリットを有するノズルなどの気体吹き付け装置12を設け、シール室6a、6bのスリット状の開口部3a,3bに向けファンなどの供給装置で吹き付ける方法が好ましい。炉側から離れすぎていると、目的とするほこり数以下にするためには多量の風量が必要となり、効率が悪くなるため、開口部3a,3bに近いことが望まれるが、操作性、メンテナンス性を考慮し設置することが望ましい。吹き付ける段数としては開口部全段に吹き付けることが好ましいが、炉側雰囲気は、上昇気流で上方に風の流れがあるため、最下段開口部から高さ方向に中段程度まで加熱外気を吹き付けることで目標のホコリ数が満足できる。それにより、段数を少なくでき、大規模な設備改造も伴わず設備費を抑えることが可能となる。吹きつけ風量においては特に限定はしないが、熱処理炉周辺は、炉体および被処理物の放熱により上昇気流が発生しており、風が上部に移動している。条件、状況にもよるが1m/秒程度の風が流れており、シールするためには、それ以上の風量を供給することが重要である。風の流れを確認しそれに合わせ風量を調節できる機構であることが好ましい。ほこり数の測定時期としては、特に限定しないが、耐炎化繊維束を製造し始める前に、常温のクリーン化した外気を吹き付け、雰囲気ガスのほこり数を測定して、前記範囲となるようにするのが好ましい。 本発明において、前記ポリアクリロニトリル系繊維束は、シリコーン系油剤が付着してなることが好ましい。シリコーン油剤としては、シリコーンを少なくとも0.1重量%以上含む油剤のことであり、シリコーン単独でも有機溶媒などを用いた溶液の状態でもよいが、アクリル系前駆体繊維への均一付与性、付与簡便性の観点から、水系のエマルジョン状態のものが好ましく使用される。   As a method of blowing heated outside air, a gas blowing device 12 such as a nozzle having a slit in the machine width direction is provided between the furnace opening and the roll, and directed toward the slit-like openings 3a and 3b of the seal chambers 6a and 6b. A method of spraying with a supply device such as a fan is preferred. If it is too far from the furnace side, a large amount of air flow is required to reduce the target number of dusts or less, and the efficiency is deteriorated. Therefore, it is desirable to be close to the openings 3a and 3b. It is desirable to install in consideration of the characteristics As the number of stages to be blown, it is preferable to blow all the openings, but since the atmosphere on the furnace side is an updraft and there is a flow of wind upward, the heated outside air is blown from the bottom opening to the middle stage in the height direction. The target number of dust can be satisfied. As a result, the number of stages can be reduced, and the equipment cost can be reduced without a large-scale equipment modification. Although there is no particular limitation on the amount of blowing air, ascending airflow is generated around the heat treatment furnace due to the heat radiation of the furnace body and the object to be processed, and the wind is moving upward. Although depending on conditions and circumstances, a wind of about 1 m / sec is flowing, and it is important to supply a higher air volume for sealing. It is preferable that the mechanism be able to confirm the flow of the wind and adjust the air volume accordingly. The time for measuring the number of dust is not particularly limited, but before starting to manufacture the flame-resistant fiber bundle, spray clean ambient air at room temperature, measure the number of dust in the atmosphere gas, and make it within the above range Is preferred. In the present invention, the polyacrylonitrile fiber bundle is preferably formed by adhering a silicone oil. The silicone oil agent is an oil agent containing at least 0.1% by weight of silicone, and may be in the form of a solution using silicone alone or an organic solvent. From the viewpoint of properties, an aqueous emulsion is preferably used.

かかる水系のエマルジョンとする際には、シリコーンに適当な乳化剤を加えることもでき、長期安定性の観点から、酸化防止剤などを加えることもできるが、シリコーンの架橋反応を阻害しないものを選択することが好ましい。   When making such an aqueous emulsion, an appropriate emulsifier can be added to the silicone, and from the viewpoint of long-term stability, an antioxidant or the like can be added, but a silicone that does not inhibit the crosslinking reaction of the silicone is selected. It is preferable.

本発明のシリコーン油剤に用いるシリコーンの変性基としては、アミノ基、エポキシ基およびアルキレンオキサイド基であり、これらの中でも、さらに加熱により架橋反応を生じるものが好ましく使用される。かかる変性基を複数有するシリコーンでもよく、これらアミノ基、エポキシ基およびアルキレンオキサイド基の3種のシリコーンが主体であればよく、これらに加えて、さらに他の異なる変性基をもつシリコーンを混合して用いてもよい。シリコーン系油剤のシリコーン成分は耐炎化炉内で揮発しのヒーター表面で酸化され酸化珪素となる。酸化性気体を循環方式の熱処理炉で耐炎化する方法の場合、酸化珪素が炉内に滞留、飛散し金属成分が付着する媒体となる。   Examples of silicone modifying groups used in the silicone fluid of the present invention are amino groups, epoxy groups, and alkylene oxide groups. Among these, those that cause a crosslinking reaction upon heating are preferably used. A silicone having a plurality of such modifying groups may be used as long as it is mainly composed of these three types of silicones of amino group, epoxy group and alkylene oxide group. In addition to these, silicones having other different modifying groups may be mixed. It may be used. The silicone component of the silicone-based oil agent is oxidized on the surface of the heater that volatilizes in the flameproofing furnace and becomes silicon oxide. In the case of a method for making an oxidizing gas flame resistant in a circulation type heat treatment furnace, silicon oxide stays and scatters in the furnace and becomes a medium on which metal components adhere.

本発明では、シール室を設け、循環することによるシール性向上、また、好ましくは炉外からの雰囲気ガスのクリーン化によって、炉内への金属成分の進入を抑制しているため、耐炎化炉内から採取されるほこり中に誘導結合高周波プラズマ発光分光分析法(以降ICP発光分析法と記載)により測定される、鉄、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、アルミの総含有量が1000質量ppm以下であるようにすることができる。   In the present invention, the seal chamber is provided and circulated to improve the sealing performance. Preferably, the atmosphere gas from the outside of the furnace is cleaned to suppress the entry of metal components into the furnace. The total content of iron, sodium, potassium, magnesium, and aluminum is 1000 mass ppm or less as measured by inductively coupled high-frequency plasma emission spectrometry (hereinafter referred to as ICP emission spectrometry) in the dust collected from the inside. Can be.

品質の低下、特に引っ張り強度においては、金属成分の付着により欠陥が多くなっていると考えられ、試薬などの純粋な酸化珪素を耐炎化糸に強制的に付着させた場合、炭素化工程での強度低下は5%以下であり、ほとんど強度低下は生じない。しかし、上記金属成分が1000質量ppmを超えるような炉内から採取したほこりを付着させた場合、炭素化工程で欠陥となり、大きな強度低下を引き起こす。金属成分は少ない方が好ましいが、1000質量ppmを超えると強度低下が10%以上と顕著に現れることから、炉内のほこり中の金属成分は1000質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは800質量ppm以下とするのが良い。下限については特に限定されるものではないが、被処理物(プリカーサー)からの持ち込みや外気進入が完全に遮断できないことから300質量ppm未満とすることは困難である。   Deterioration in quality, especially in tensile strength, is thought to be due to increased defects due to adhesion of metal components, and when pure silicon oxide such as a reagent is forcibly adhered to a flame resistant yarn, The strength reduction is 5% or less, and almost no strength reduction occurs. However, when dust collected from the furnace in which the metal component exceeds 1000 mass ppm is adhered, it becomes a defect in the carbonization process and causes a significant decrease in strength. The metal component is preferably as small as possible. However, when the amount exceeds 1000 mass ppm, a decrease in strength appears remarkably as 10% or more. Therefore, the metal component in the dust in the furnace is preferably 1000 mass ppm or less, more preferably. It is good to set it as 800 mass ppm or less. The lower limit is not particularly limited, but it is difficult to make it less than 300 ppm by mass because it is impossible to completely block the carry-in from the object to be processed (precursor) and the entry of outside air.

この場合の炉内ほこりとは、炉上部に堆積した酸化珪素を主成分とした微粉末のことであり、耐炎化糸に付着する可能性があるほこりのことである。このようなほこりは、炉上部にステンレス製の受け皿を設置し、生産終了後の非生産時に採取することができ、採取したほこりを灰化し、その残分を塩酸、王水等の溶媒に加熱溶解させ、冷却した溶液についてICP発光分析法で測定すれば、前記した金属成分の総含有量を求めることができる。   The dust in the furnace in this case is a fine powder mainly composed of silicon oxide deposited on the upper part of the furnace, and is dust that may adhere to the flameproof yarn. Such dust can be collected at the top of the furnace with a stainless steel saucer, which can be collected during non-production after production is finished. The collected dust is ashed and the remainder is heated in a solvent such as hydrochloric acid or aqua regia. When the dissolved and cooled solution is measured by ICP emission spectrometry, the total content of the metal components described above can be determined.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例における各測定値は下記の方法で求めた。
[ほこり中の金属元素の総含有量]
下記の手順に従い、ICP発光分析法により測定した。なお、ICP発光分析の装置としては、セイコーインスツルメンツ(株)製SPS4000を用いた。
(a)耐炎化炉内ほこりを低温灰化装置で乾式灰化したのち、残分を除き希硝酸に溶解した。
(b)残分はろ別灰化し、塩酸で加温溶解させ(a)項で溶解した液に混合し定溶液を調製した。
(c)前記定溶液を冷却後、純水で所定量希釈した後、ICP発光分析法により分析を行った。
[ほこり数]
常温の雰囲気ガス10リットルをパーティクルカウンターを用いて測定しほこり数を求める。なお、本実施例では、パーティクルカウンターとして、RION社製パーティクルカウンターKC03A1を使用した。
[炭素繊維束のストランド強度]
JIS R 7601試験法に準拠して測定する。測定は、ストランド試験片20本で実施し、その平均値を求めた。
Each measured value in the examples was determined by the following method.
[Total content of metal elements in dust]
Measurement was performed by ICP emission spectrometry according to the following procedure. An SPS4000 manufactured by Seiko Instruments Inc. was used as an ICP emission analysis apparatus.
(A) Dust in the flameproofing furnace was dry ashed with a low-temperature ashing device, and the residue was removed and dissolved in dilute nitric acid.
(B) The residue was filtered and ashed, dissolved by heating with hydrochloric acid, and mixed with the solution dissolved in (a) to prepare a constant solution.
(C) The fixed solution was cooled, diluted with pure water by a predetermined amount, and then analyzed by ICP emission spectrometry.
[Dust count]
Measure 10 liters of ambient gas at room temperature using a particle counter to determine the number of dust. In this example, a particle counter KC03A1 manufactured by RION was used as the particle counter.
[Strand strength of carbon fiber bundle]
Measured in accordance with JIS R 7601 test method. The measurement was performed with 20 strand test pieces, and the average value was obtained.

実施例1
ポリアクリロニトリル(PAN)系重合体をジメチルスルホキシド(DMSO)を溶媒として紡糸し、シリコーン系油剤を付与したポリアクロニトリル系繊維束(プリカーサー)を得た。
次いで、図1において炉外ロールを20段とした熱処理炉を用いて、酸化性加熱気体を250℃で循環させ、上部から糸に直角に吹き付けて、12,000フィラメントのプリカーサー300本を40分間連続走行させた。耐炎化上部から漏れ出した酸化加熱気体をシール室上部から回収し、ヒーターで250℃に再加熱した回収気体を炉下部シール室にファンを使用し、8000Nm/hrで循環供給し耐炎化繊維束を得た。得られた耐炎化繊維束を不活性雰囲気中300〜800℃で処理し、更に不活性雰囲気中800℃〜1500℃で炭素化処理して炭素繊維を得た。得られた炭素繊維の物性は表1のとおりとなった。
30日間連続運転し、得られた炭素繊維の物性を比較したところ、大きな強度低下も見られず良好であった。また、30日間運転後に耐炎化炉内上下部に堆積した耐炎化炉内ほこりについてICP発光分析法により金属成分を測定したところ、表1のとおりとなり、目標の金属成分含有量以下であることを確認した。本実施例での炭素繊維の強度目標は5,100MPa/mm〜5,500MPa/mmの範囲である。
Example 1
A polyacrylonitrile (PAN) polymer was spun using dimethyl sulfoxide (DMSO) as a solvent to obtain a polyacrylonitrile fiber bundle (precursor) provided with a silicone oil.
Next, in FIG. 1, using a heat treatment furnace having 20 outside rolls, an oxidizing heating gas was circulated at 250 ° C. and sprayed at right angles to the yarn from the top, and 300 precursors of 12,000 filaments were applied for 40 minutes. It was run continuously. The oxidation heating gas leaked from the flame-resistant upper part is recovered from the upper part of the seal chamber, and the recovered gas reheated to 250 ° C. with a heater is circulated and supplied at 8000 Nm 3 / hr using a fan in the furnace lower seal chamber. Got a bunch. The obtained flame-resistant fiber bundle was treated at 300 to 800 ° C. in an inert atmosphere, and further carbonized at 800 to 1500 ° C. in an inert atmosphere to obtain carbon fibers. Table 1 shows the physical properties of the obtained carbon fibers.
When the physical properties of the obtained carbon fibers were compared for 30 days, the strength was good without any significant decrease in strength. In addition, when the metal component was measured by ICP emission analysis for the dust inside the flameproofing furnace deposited on the upper and lower parts in the flameproofing furnace after 30 days of operation, it was as shown in Table 1 and was below the target metal component content. confirmed. The strength target of the carbon fiber in this example is in the range of 5,100 MPa / mm 2 to 5,500 MPa / mm 2 .

実施例2
炉外雰囲気をHEPAフィルターにより0.5μm以上のホコリ数が30コ/10リットルになるよう浄化し、かつ70℃に加熱した加熱外気を炉開口部に30°の仰角で4000m/hrの風量で吹き付けた以外は、実施例1と同様にして炭素繊維を得た。得られた炭素繊維の物性は表1のとおりとなった。実施例1と同様に30日間連続運転し、得られた炭素繊維の物性を比較したところ、大きな強度低下も見られず良好であった。また、30日間運転後に耐炎化炉内上下部に堆積した耐炎化炉内ほこりについてICP発光分析法により金属成分を測定したところ、表1のとおりとなり、目標の金属成分含有量以下であることを確認した。
Example 2
The atmosphere outside the furnace was purified with a HEPA filter so that the number of dust of 0.5 μm or more was 30/10 liters, and the heated outside air heated to 70 ° C. was blown to the furnace opening at an elevation angle of 30 ° and 4000 m 3 / hr. A carbon fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon fiber was sprayed. Table 1 shows the physical properties of the obtained carbon fibers. When the physical properties of the obtained carbon fibers were compared for 30 days in the same manner as in Example 1, the strength was good without any significant decrease in strength. In addition, when the metal component was measured by ICP emission analysis for the dust inside the flameproofing furnace deposited on the upper and lower parts in the flameproofing furnace after 30 days of operation, it was as shown in Table 1 and was below the target metal component content. confirmed.

比較例1
熱処理炉上部から漏れ出した加熱気体をシール室上部から排気した以外は実施例1と同様にして炭素繊維を得た。熱処理室下部の炉内圧力が炉外に対し負圧となり、雰囲気ガスを吸い込む状態となり得られた炭素繊維の物性を比較したところ、強度低下を起こし、目標を満足することができなかった。また、30日間運転後に耐炎化炉内上下部に堆積した耐炎化炉内ほこりについてICP発光分析法により金属成分を測定したところ、表1のとおりとなり、目標の金属成分含有量を満足することができなかった。
Comparative Example 1
Carbon fibers were obtained in the same manner as in Example 1 except that the heated gas leaked from the upper part of the heat treatment furnace was exhausted from the upper part of the seal chamber. When the internal pressure of the furnace at the lower part of the heat treatment chamber was negative with respect to the outside of the furnace and the atmospheric gas was sucked in, the physical properties of the obtained carbon fibers were compared. As a result, the strength was lowered and the target could not be satisfied. In addition, when metal components were measured by ICP emission analysis for dust in the flameproofing furnace deposited on the upper and lower parts of the flameproofing furnace after 30 days of operation, it was as shown in Table 1 and could satisfy the target metal component content. could not.

比較例2
炉外雰囲気をHEPAフィルターにより0.5μm以上のホコリ数が30コ/10リットルになるよう浄化し、かつ70℃に加熱した加熱外気を炉開口部に30°の仰角で4000m/hrの風量で吹き付けた以外は、比較例1と同様にして炭素繊維を得た。得られた炭素繊維の物性は表1のとおりとなった。実施例1と同様に30日間連続運転し、得られた炭素繊維の物性を比較したところ、強度低下を起こし、目標を満足することができなかった。また、30日間運転後に耐炎化炉内上下部に堆積した耐炎化炉内ほこりについてICP発光分析法により金属成分を測定したところ、表1のとおりとなり、目標の金属成分含有量を満足することができなかった。
Comparative Example 2
The atmosphere outside the furnace was purified with a HEPA filter so that the number of dust of 0.5 μm or more was 30/10 liters, and the heated outside air heated to 70 ° C. was blown to the furnace opening at an elevation angle of 30 ° and 4000 m 3 / hr. A carbon fiber was obtained in the same manner as in Comparative Example 1, except that the carbon fiber was sprayed. Table 1 shows the physical properties of the obtained carbon fibers. When continuously operating for 30 days in the same manner as in Example 1 and comparing the physical properties of the obtained carbon fibers, the strength was lowered and the target could not be satisfied. In addition, when metal components were measured by ICP emission analysis for dust in the flameproofing furnace deposited on the upper and lower parts of the flameproofing furnace after 30 days of operation, it was as shown in Table 1 and could satisfy the target metal component content. could not.

Figure 2007284842
Figure 2007284842

このように、本発明は、特にシリコーン油剤を付与した前駆体を耐炎化する熱処理炉およびその耐炎化方法として好適であり、熱処理炉から漏れ出した酸化性気体を回収および、下部から供給することにより、熱処理炉内への炉外雰囲気中のほこりの熱処理炉内への進入を防止でき、また炉外雰囲気をフィルターでクリーン化することにより熱処理炉内への金属成分の進入を抑制でき、炭素繊維の強度の安定性を向上させた熱処理炉および耐炎化方法にそれに用いて好適な炭素繊維を提供することができる。   As described above, the present invention is particularly suitable as a heat treatment furnace and a flame resistance method for making a precursor to which a silicone oil agent is applied flame resistant, and collects oxidizing gas leaked from the heat treatment furnace and supplies it from below. This prevents dust in the atmosphere outside the heat treatment furnace from entering the heat treatment furnace, and by cleaning the atmosphere outside the furnace with a filter, the entry of metal components into the heat treatment furnace can be suppressed. A carbon fiber suitable for use in a heat treatment furnace and a flameproofing method with improved fiber strength stability can be provided.

本発明に係る熱処理炉および耐炎化方法は、特に耐炎化処理を必要とする用途に好適であり、中でも炭素繊維製造工程に用いて好適なものである。   The heat treatment furnace and flameproofing method according to the present invention are particularly suitable for applications that require flameproofing, and are particularly suitable for use in carbon fiber production processes.

本発明の一実施態様に係る熱処理炉の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the heat processing furnace which concerns on one embodiment of this invention. 外気吹き付け装置を設けた熱処理炉の拡大部分断面図である。It is an expanded partial sectional view of a heat treatment furnace provided with an outside air spraying device.

符号の説明Explanation of symbols

A:被処理物
1:熱処理炉
2:熱処理室
3a,3b:熱処理炉のスリット状の開口部
4a、4b:シール室のスリット状の開口部
5:ロール
6a、6b:シール室
7a、7b:加熱気体回収ファン
8:気体吹き出し口
9:気体吸い込み口
10a、10b:加熱気体回収口
11a、11b:加熱気体供給口
12:外気吹き付け装置
13a、13b:熱処理炉の側壁
14a、14b:シール室の外側側壁
15a、15b:気体循環路
A: Object to be treated 1: Heat treatment furnace 2: Heat treatment chamber 3a, 3b: Slit opening 4a, 4b of heat treatment furnace 5: Roll slit 6a, 6b: Seal chamber 7a, 7b: Heated gas recovery fan 8: Gas outlet 9: Gas suction port 10a, 10b: Heated gas recovery port 11a, 11b: Heated gas supply port 12: Outside air spraying device 13a, 13b: Side walls 14a, 14b of heat treatment furnace Outer side walls 15a, 15b: gas circulation path

Claims (7)

被処理物が出入りするスリット状の開口部を、対向する2つの側壁に複数有する熱処理室と、該熱処理室の上方に位置し下方に向けて加熱気体を吹き出す気体吹き出し口と、熱処理室の下方に位置し加熱気体を吸い込む気体吸い込み口とを有し、かつ、該気体吸い込み口から気体吹き出し口へ気体を循環する気体循環路を熱処理室外に設けるとともに、前記2つの側壁の外側には、被処理物が出入りするスリット状の開口部を外側側壁に複数有するシール室を設けてなる熱処理炉であって、前記シール室は、上部に、加熱気体を回収する加熱気体回収口を有し、下部に、前記加熱気体回収口から回収された加熱気体を供給する加熱気体供給口を有することを特徴とする熱処理炉。 A heat treatment chamber having a plurality of slit-like openings on two side walls facing each other, a gas outlet that is located above the heat treatment chamber and blows heated gas downward, and below the heat treatment chamber And a gas circulation path for circulating gas from the gas suction port to the gas blowout port is provided outside the heat treatment chamber, and outside the two side walls, A heat treatment furnace provided with a seal chamber having a plurality of slit-like openings on the outer side wall through which processed objects come and go, wherein the seal chamber has a heated gas recovery port for recovering heated gas at the upper part, and a lower part And a heating gas supply port for supplying the heating gas recovered from the heating gas recovery port. 前記シール室の外部には、シール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に向けて加熱外気を吹き付ける外気吹き付け手段を有する請求項1に記載の熱処理炉。 2. The heat treatment furnace according to claim 1, further comprising an outside air blowing unit that blows heated outside air toward a slit-shaped opening provided on an outer side wall of the seal chamber, outside the seal chamber. 請求項1または2に記載の熱処理炉を用い、ポリアクロニトリル系繊維束を、対向する2つの側壁に有するスリット状の開口部とシール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に通過せしめ、折り返して熱処理室を複数回通過させて酸化性加熱気体中で耐炎化処理する耐炎化繊維束の製造方法であって、前記気体吹き出し口から下方に向けて加熱気体を吹き出し、気体吸い込み口から加熱気体を吸い込み、吸い込まれた加熱気体を気体循環路を経由して気体吹き出し口に循環するとともに、シール室の加熱気体を、加熱気体回収口から回収して、回収した加熱気体を加熱気体供給口から供給することを特徴とする耐炎化繊維束の製造方法。 Using the heat treatment furnace according to claim 1 or 2, the polyacrylonitrile fiber bundle is allowed to pass through a slit-like opening provided on two opposing side walls and a slit-like opening provided on the outer side wall of the seal chamber, A method for producing a flame-resistant fiber bundle that is folded and passed through a heat treatment chamber a plurality of times and flame-proofing in an oxidizing heating gas, wherein the heated gas is blown downward from the gas blowing port and heated from the gas suction port. Gas is sucked in and the sucked heated gas is circulated to the gas outlet through the gas circulation path, and the heated gas in the seal chamber is recovered from the heated gas recovery port, and the recovered heated gas is supplied to the heated gas supply port. A method for producing a flame-resistant fiber bundle, characterized by being supplied from 請求項2に記載の熱処理炉を用い、ポリアクロニトリル系繊維束を、対向する2つの側壁に有するスリット状の開口部とシール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に通過せしめ、折り返して熱処理室を複数回通過させて酸化性加熱気体中で耐炎化処理する耐炎化繊維束の製造方法であって、前記気体吹き出し口から下方に向けて加熱気体を吹き出し、気体吸い込み口から加熱気体を吸い込み、吸い込まれた加熱気体を気体循環路を経由して気体吹き出し口に循環するとともに、シール室の加熱気体を、加熱気体回収口から回収して、回収した加熱気体を加熱気体供給口から供給し、かつ、前記外気吹き付け手段により、シール室の外側側壁に有するスリット状の開口部に向けて加熱外気を吹き付けることを特徴とする耐炎化繊維束の製造方法。 Using the heat treatment furnace according to claim 2, the polyacrylonitrile fiber bundle is passed through the slit-like opening provided on the two opposing side walls and the slit-like opening provided on the outer side wall of the seal chamber, and folded. A method of manufacturing a flame-resistant fiber bundle that passes through a heat treatment chamber a plurality of times and flame-proofs in an oxidizing heating gas, and blows the heating gas downward from the gas blowing port, and the heating gas from the gas suction port. Inhale and circulate the sucked heated gas to the gas outlet through the gas circulation path, collect the heated gas in the seal chamber from the heated gas recovery port, and supply the recovered heated gas from the heated gas supply port And heated outside air is sprayed toward the slit-shaped opening on the outer side wall of the seal chamber by the outside air blowing means. Method. 前記加熱外気は、温度が40〜100℃であり、0.5μm以上のほこり数が35コ/10リットル以下となるようフィルターにより浄化されてなる請求項4に記載の耐炎化繊維束の製造方法。 The method for producing a flame-resistant fiber bundle according to claim 4, wherein the heated outside air is purified by a filter so that the temperature is 40 to 100 ° C and the number of dust of 0.5 µm or more is 35 co / 10 liters or less. . 前記ポリアクリロニトリル系繊維束に、シリコーン系油剤が付着されている請求項3〜5のいずれかに記載の耐炎化繊維束の製造方法。 The method for producing a flame-resistant fiber bundle according to any one of claims 3 to 5, wherein a silicone-based oil agent is attached to the polyacrylonitrile fiber bundle. 請求項3〜6のいずれかに記載の製造方法で得られた耐炎化繊維束を、不活性雰囲気中で炭素化処理することを特徴とする炭素繊維の製造方法。 A method for producing carbon fiber, comprising subjecting the flame-resistant fiber bundle obtained by the production method according to claim 3 to carbonization in an inert atmosphere.
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