JP5430740B2 - 炭素繊維前駆体アクリル系糸条の加圧スチーム処理装置、及びアクリル系糸条の製造方法 - Google Patents

炭素繊維前駆体アクリル系糸条の加圧スチーム処理装置、及びアクリル系糸条の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、繊維の延伸時に好適に適用される加圧スチーム処理装置に関し、具体的には加圧スチーム雰囲気下において糸条を延伸する加圧スチーム処理装置に適し、加圧スチーム雰囲気下において複数の糸条を加圧スチーム処理するにあたり、複数の糸条を連続して一括処理できる加圧スチーム処理装置、及びアクリル系糸条の製造方法に関する。
炭素繊維の製造などでは、ポリアクリロニトリル系重合体からなる糸条などが原糸として用いられており、この糸条には強度および配向度に優れていることが求められる。このような糸条は、例えば、ポリアクリロニトリル系重合体を含む紡糸原液を紡糸して凝固糸とし、その凝固糸を浴中延伸して乾燥することにより緻密化して糸条を得た後、該糸条を加圧スチーム雰囲気下で二次延伸処理することにより得ることができる。
加圧スチーム雰囲気下での糸条の処理には、装置内部に糸条を走行させ、該糸条に対して加圧スチームを供給する処理装置が用いられる。このような処理装置においては、装置内部に供給した加圧スチームが糸条の入口および出口から装置外に多量に漏出すると、装置内部の圧力、温度、湿度などが不安定になり、糸条に毛羽や糸切れなどが生じてしまうことがあった。また、加圧スチームの装置外への漏出の影響を抑えるためには多量の加圧スチームが必要であり、エネルギーコストが増大していた。
装置内部からの加圧スチームの漏出を抑える処理装置としては、一定方向に走行する糸条を加圧スチームにより処理する加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部とを具備する加圧スチーム処理装置が知られている。前記ラビリンスシール部には、その内壁面から糸条に向かって直角に延びる板片からなるラビリンスノズルが複数設けられており、それらのラビリンスノズル間における各空間（膨張室）を通過する際にエネルギーが消耗されることにより加圧スチームの漏出量が低減される。
具体的には、特開２００１−１４０１６１号公報（特許文献１）に、加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部とを備え、それぞれのラビリンスシール部に８０〜１２０段のラビリンスノズルが設けられており、ラビリンスノズルの内壁面からの延設長さＬと、隣接するラビリンスノズル間のピッチＰとの比（Ｌ／Ｐ）が０．３〜１．２である加圧スチーム処理装置が開示されている。
特開２００１−１４０１６１号公報
しかしながら、特許文献１の加圧スチーム処理装置では、加圧スチームによる加圧スチーム処理装置自体に対する熱及び圧力の影響については全く目が向けられておらず、検討すら行われていない。この種の加圧スチーム処理装置によれば、長時間の連続処理により、糸条に対する毛羽や糸切れの発生が増加する傾向にある。その原因について調べると、加圧スチーム処理装置の稼働が続くことにより加圧スチーム処理装置が変形することが一因となっている。その変形には、加圧スチームの圧力による装置の圧力変形と、加圧スチームの高温による装置部材の温度上昇に伴う熱変形とがある。
装置の圧力変形については、加圧スチーム処理部及びラビリンスシール部を構成する本体を、板状部材を装置本体の上面及び下面に沿って縦横に配した外壁部材をもって覆うように固設し、耐圧性を持たせる方法がある。しかるに、このように、単にフレーム構造を採用するだけでは、装置内部に供給された加圧スチームにより、加圧スチーム処理部とラビリンスシール部を構成する本体が加熱され膨張する一方で、耐圧性を持たせるために設けた板状部材の梁部材及び外壁部材は周辺雰囲気との温度差の中で冷却され、加圧スチーム処理部とラビリンスシール部を構成する本体に比べ熱膨張が小さくなる。従って、これら加圧スチーム処理部とラビリンスシール部を構成する本体と角柱状部材及び外壁部材との間の熱膨張量の差により、装置全体に反りが発生する。
複数の糸条を走行させる多錘一括処理において、上記特許文献１に開示された発明のように、ラビリンスノズルの配設数や間隔を規定することによって、糸条出入口からのスチームの漏出が抑制して処理を安定させることは可能となるが、隣接して走行する糸条同士の干渉を低減させることはできない。この干渉を避けるべく糸条走行開口部の幅を広げていけばよいが、その幅を広げると加圧スチーム処理装置の熱変形による反りも大きくなり、その開口部の高さが開口部断面中央と開口部断面両端の間で大きく異なる現象が見られる。その結果、開口高さの一部分が糸条を通過させるために必要な開口高さを確保できなくなり、糸条がラビリンスノズルに接触し、毛羽や糸切れを発生させることがあった。
また、前記特許文献１に記載の加圧スチーム処理装置において、隣接して走行する糸条同士の干渉を低減するため開口部の幅を広げようとすると、糸条を通過させるために必要な開口高さを確保するため、開口部高さを所望の開口部高さ以上に広げざるを得なくなり、加圧スチーム処理装置からの加圧スチームの漏出量が大きくなる結果となり、逆にエネルギーコストが増加するという問題があった。
本発明は、前述のような課題を同時に解消するためになされたものであり、その目的は、加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部を具備し、走行路に沿ってシート状に並走する複数の糸条を一括して加圧スチーム雰囲気下で処理する糸条の加圧スチーム処理装置において、加圧スチームの漏出によるエネルギーコストを抑えるとともに、装置の熱変形を防ぎ、同時に毛羽や糸切れの発生を防止することができる糸条の加圧スチーム処理装置を提供することにある。
更に、本発明の別の目的は、加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部を具備し、走行路に沿ってシート状に並走する複数の糸条を一括して加圧スチーム雰囲気下で処理する糸条の加圧スチーム処理装置にあって、加圧スチームの漏出によるエネルギーコストを抑えると同時に、毛羽や糸切れの発生を確実に防止することのできる装置を提供することにある。
本発明の加圧スチーム処理装置は、加圧スチーム処理部と、ラビリンスシール部とを具備するアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置であって、前記ラビリンスシール部は、加圧スチーム処理部の糸条入口と糸条出口にそれぞれ設けられ、前記糸条の走行路を水平方向に有し、複数のラビリンスノズルを前記走行路の上下に有し、前記ラビリンスノズルでは、上側ラビリンスノズルと下側ラビリンスノズルが対向する位置に在り、前記ラビリンスシール部の雰囲気温度が１４０℃の時の、対向する１組の前記上側ラビリンスノズルと前記下側ラビリンスノズルとの垂直方向の距離の最大値と最小値の差（ΔＨ）が、０．５ｍｍ以下であることを特徴としている。
ここで、スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の上面に、前記加圧スチーム処理装置の天板に向けて延在する板状部材を有する外壁部材と、スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の下面に、前記加圧スチーム処理装置の底板に向けて延在する板状部材を有する外壁部材が設けられ、前記加圧スチーム処理部又は前記ラビリンスシール部の雰囲気温度が１４０℃の時の、前記加圧スチーム処理装置の天板又は底板の任意の点と、対向する外壁部材の点との温度差が３０℃以下であることが望ましい。
前記外壁部材が、前記天板及び前記底板の線膨張係数より高い線膨張係数の部材とすることもできる。
前記加圧スチーム処理部及び前記ラビリンスシール部の少なくとも上面と、外壁部材との間に形成される空間部に熱伝導部材が介装されてなることが望ましい。
また、本発明の別の形態に係る加圧スチーム処理装置は、加圧スチーム処理部と、ラビリンスシール部とを具備するアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置であって、前記ラビリンスシール部は、加圧スチーム処理部の糸条入口と糸条出口にそれぞれ設けられ、前記糸条の走行路を水平方向に有し、スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の上面に、前記加圧スチーム処理装置の天板に向けて延在する板状部材を有する外壁部材と、スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の下面に、前記加圧スチーム処理装置の底板に向けて延在する板状部材を有する外壁部材が設けられ、加圧スチーム処理装置の少なくとも天板と、前記天板の上面に有する外壁部材との間に形成される空間部に熱伝導部材が介装されてなることを特徴としている。
前記天板と平行な任意の前記空間部を有する断面に関し、前記板状部材により囲まれた面積Ａ１に対する前記熱伝導部材の断面積Ａ２の比率（Ａ２／Ａ１）が５％以上であることが好ましい。
前記熱伝導部材としては、熱伝導率が１６Ｗ／（ｍＫ）以上である材料を用いることが望ましい。また、前記上下の対向するラビリンスノズル間に形成される矩形状開口部高さＨと幅Ｗとの比（Ｈ／Ｗ）が、１／２０００〜１／６０であることが望ましい。
前記熱伝導部材は、前記外壁部材に対して直角に、且つ前記開口部に対して直角に１つ以上及び／又は前記開口部に対して平行に１つ以上配することができる。また前記熱伝導部材を複数配する場合、前記熱伝導部材の間隔を１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下とすることが好ましい。これによって、糸条を処理するのに用いる加圧スチームが加圧スチーム処理部及びラビリンスシール部を構成する構成部材に与える熱を、前記外壁部材へ効率的に伝え、加圧スチーム処理装置の熱変形を低減することができる。
本発明にあっては、前記熱伝導部材が、前記加圧スチーム処理部及びラビリンスシール部と外壁部材との間に板状部材を介して形成される空間に格子状に配している代表的な例を示しており、前記加圧スチーム処理部及びラビリンスシール部に対して直角、且つ糸条走行方向と平行に１つ又は複数の第１熱伝導部材を配し、同時に糸条並列方向と平行に１つ又は複数の第２の熱伝導部材を配することができ、また前記熱伝導部材を複数配する場合、前記熱伝導部材の間隔を１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下とすることが好ましい。これによって、糸条を処理するのに用いる加圧スチームが加圧スチーム処理部及びラビリンスシール部を形成する部材に与える熱を、前記外壁部材へ効率的に伝え、加圧スチーム処理装置の熱変形を効果的に低減することができる。
また前記熱伝導部材として、前記外壁部材に対して、また、前記加圧スチーム処理部及びラビリンスシール部の天板および底板に対して、直角に、且つ前記開口部に対して斜めに１つ又は複数の第３熱伝導部材を配することもできる。更に、前記外壁部材に対して直角に、且つ前記開口部に対して直角及び斜めに１つ又は複数の熱伝導部材を配することもできる。
また、前記外壁部材を加熱する加熱手段（例えばヒーター）を備えていることが好ましい。更には、加熱手段による外壁部材の温度を検出する手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する温度制御手段とを有することが好ましい。
更に、本発明の別の形態に係る加圧スチーム処理装置は、加圧スチーム処理部と、ラビリンスシール部とを具備するアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置であって、前記ラビリンスシール部は、加圧スチーム処理部の糸条入口と糸条出口にそれぞれ設けられ、前記糸条の走行路を水平方向に有し、スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の上面に、前記加圧スチーム処理装置の天板に向けて延在する板状部材を有する外壁部材と、スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の下面に、前記加圧スチーム処理装置の底板に向けて延在する板状部材を有する外壁部材が設けられ、前記外壁部材を加熱する加熱手段を備えていることを特徴としている。更には、加熱手段による外壁部材の温度を検出する手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する温度制御手段とを有することが好ましい。
そして、本発明によれば、以上の構成を有するアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置でアクリル系糸条を延伸処理するアクリル系糸条の製造方法が提供される。
以上の構成を採用する本発明の加圧スチーム処理装置では、糸条を加圧スチーム処理することで、毛羽や糸切れなどの発生を抑え、高品質な糸条を得ることができ、また糸条を処理するのに用いる加圧スチームが加圧スチーム処理部及びラビリンスシール部を形成する部材に与える熱を、前記外壁部材へ効率的に伝え、加圧スチーム処理装置の熱変形を低減することができる。
また、本発明の別の形態に係る加圧スチーム処理装置では、板状部材を含む外壁部材を装置本体を覆うようにして固設することにより、装置全体の強度を確保するとともに、外壁部材に加熱手段を設けることにより、装置本体と外壁部材との間の温度差をなくして、装置全体の圧力変形及び温度変形を抑制し、加圧スチームの漏出によるエネルギーコストを抑え、毛羽や糸切れの発生を防止することが同時にできるようになる。
本発明の加圧スチーム処理装置の概略構成を示す平断面図である。 本発明の実施例１〜５、１３における加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す縦断面図である。 図２に示す加圧スチーム処理装置のラビリンスノズルにおける部分拡大断面図である。 図２に示すラビリンスシール部のラビリンスノズルの構成部分の加圧スチーム処理前の状態を示す縦断面図である。 図２に示すラビリンスシール部のラビリンスノズルの構成部分の加圧スチーム処理中の状態を示す縦断面図である。 実施例７における加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す平断面図である。 実施例９における加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す平断面図である。 実施例８における加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す平断面図である。 実施例１０における加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す平断面図である。 実施例１１における加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す断面図である。 実施例１２における加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す平断面図である。 実施例６に用いた加圧スチーム処理装置の板状部材内部の熱伝導部材の配置を示す平断面図である。 実施例１４に用いた加圧スチーム処理装置の内部構成説明図である。 実施例１５、１９に用いた加圧スチーム処理装置１０１の概略構成を示す縦断面図である。 実施例２５に用いた加圧スチーム処理装置１０２の縦断面図である。 実施例１６に用いた加圧スチーム処理装置１０４の内部構成説明図である。 実施例２１，２２に用いた加圧スチーム処理装置１０５の縦断面図である。 実施例１７に用いた加圧スチーム処理装置１０７の内部構成説明図である。 実施例２３に用いた加圧スチーム処理装置１０８の縦断面図である。 実施例１８に用いた加圧スチーム処理装置１１０の内部構成説明図である。 実施例２４に用いた加圧スチーム処理装置１１１の縦断面図である。 実施例２０に用いた加圧スチーム処理装置１１３の内部構成説明図である。 実施例２６に用いた加圧スチーム処理装置１１４縦断面図である。
（加圧スチーム処理装置）
図１及び図２は、本発明に係る炭素繊維前駆体アクリル系糸条の加圧スチーム処理装置の第１の実施形態の一例を示した平断面図と縦断面図である。
本実施形態の加圧スチーム処理装置（以下、処理装置という。）１は、一定方向に走行する炭素繊維前駆体アクリル系糸条（以下、単に糸条という）Ｚを加圧スチームにより処理する加圧スチーム処理部１０と、加圧スチーム処理部１０の糸条の入口及び出口（糸条走行方向の前後）にそれぞれ延びる２つのラビリンスシール部２０とを具備している。この加圧スチーム処理部１０とラビリンスシール部２０との構成は、上記特許文献１に開示された加圧スチーム処理装置と実質的に変わるところがない。そのため以下の説明では、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の具体的な構成と詳しい説明は、前記特許文献１の記載に委ねることにする。
図示例によれば、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０は、上下の単一の平板材からなる天板１１ａと底板１１ｂとを有し、加圧スチーム処理部１０は前記天板１１ａ及び底板１１ｂの中央部に位置し、ラビリンスシール部２０は前記加圧スチーム処理部１０の前後に隣接して設けられている。前記天板１１ａ及び底板１１ｂの中央部に設けられた加圧スチーム処理部１０は、互いに糸条Ｚが走行する糸条走行路１８を挟んで上下に配される２枚の多孔板材からなる多孔板１４を有している。前記天板１１ａ及び底板１１ｂと前記各多孔板１４との間には加圧室１６，１７が形成されている。この加圧室１６は、外部からスチームを供給する上下の各加圧スチーム入口１２を有している。加圧スチーム入口１２は、前記加圧スチーム処理部１０の中央の上下にそれぞれ形成されている。この加圧スチーム入口１２は、上下のいずれかに形成することもできる。
加圧スチーム処理部１０を構成する材質は、加圧スチームの圧力に耐え得るに十分な機械強度を有する材質であればよい。例えば、耐腐食性を有するステンレス鋼や鉄鋼材料に錆び止め塗装を施したものが挙げられる。
ラビリンスシール部２０は、上記天板１１ａ及び底板１１ｂの内壁面２２から糸条Ｚに向かって互いに接近する方向に垂直に延びる板片からなるラビリンスノズル２４を複数有しており、そのラビリンスノズル２４によりラビリンスシール部２０内部の糸条走行路となる開口部２６が形成され、隣接するラビリンスノズル２４の間に膨張室２８が形成されている。また、加圧スチーム処理部１０の一次（後部）側の第１ラビリンスシール部３１には糸条Ｚを導入する糸条入口３０が形成されており、加圧スチーム処理部１０の二次（前部）側の第２ラビリンスシール部３３には糸条Ｚが導出される糸条出口３２が形成されている。
ラビリンスノズル２４を構成する板片の材質は、特に限定されないが、耐腐食性を有し、接触した場合の糸条へのダメージを低減できる点から、ステンレス、チタン、チタン合金あるいは鉄鋼材料に硬質クロムメッキ処理を施したものが挙げられる。
ラビリンスシール部２０の隣り合うラビリンスノズル２４間に膨張室２８が形成されることにより、この膨張室２８内では加圧スチームの流れに渦流を発生させてエネルギーを消費し、それにより圧力が下がって加圧スチームの漏出量が低減される。
ラビリンスノズル２４は細長い板片からなり、天板１１ａ及び底板１１ｂの内壁面２２からラビリンスシール部２０の開口部２６を走行する糸条Ｚに向かって直角に延びるように形成されている。ラビリンスノズル２４の形状は、加圧スチームの漏出量を低減できる形状であれば特に限定しないが、矩形枠状の板片であることが好ましい。
このラビリンスノズル２４は、ラビリンスシール部２０の全ての領域において全ての内壁面２２から延設されていてもよく、一部の領域を除く内壁面２２から延設されていてもよい。すなわち、図３に示すように、ラビリンスシール部２０の全ての領域にわたって天板１１ａ及び底板１１ｂの内壁面２２から、一体となってラビリンスノズル２４がラビリンスシール部２０内を走行する糸条Ｚに向かって延設されていてもよい。この場合、上下に対向するそれぞれの内壁面２２から、ラビリンスシール部２０の開口部２６内を走行する糸条Ｚに向かって対向する上下一対のラビリンスノズル２４が延設され、それら一対のラビリンスノズル２４間と左右の内壁面２２によって矩形状開口部２６が形成されていても良い。
ラビリンスノズル２４における天板１１ａ及び底板１１ｂの各内壁面２２からの延設長さＬ（図３）と、隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ（図３）との比（Ｌ／Ｐ）は０．３未満とすることが好ましいが、特に限定されない。また、天板１１ａ及び底板１１ｂの各内壁面２２からのラビリンスノズル２４の延設長さＬは、３ｍｍ以上であることが好ましいが、特に限定されない。
隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰは、１６〜２９ｍｍであることが好ましいが、特に限定されない。
ラビリンスノズル２４を構成する板片の厚みａ（図３）は、３ｍｍ以下とすることが好ましいが、特に限定されない。
ラビリンスノズル２４の形成段数は、２０〜８０段であることが好ましいが、特に限定されない。
また、ラビリンスノズル２４の形状も図１〜３に例示した平板状には限定されない。
ラビリンスノズル２４により形成される開口部２６は、図４に示すように、水平方向に延びる矩形状に形成されることが好ましい。開口部２６が矩形状であれば、処理装置１内を走行させる糸条Ｚを扁平な状態に維持して通しやすく、加圧スチーム処理部１０内において吹き出した加圧スチームが糸条Ｚの表面に届きやすく、その内部まで侵入、到達することを促進することができる。このため、加圧スチームにより糸条Ｚを短時間で均一に加熱することが容易になる。
また、前記開口部２６は、ラビリンスシール部２０の高さ方向の中央に形成されていることが好ましい。これにより、膨張室２８のラビリンスシール部２０内を走行する糸条Ｚによって区切られる上下の領域内で、加圧スチームの気流の流れが異なって糸条Ｚの走行が不安定になることを容易に防止できる。
ラビリンスノズル２４の矩形状開口部２６の高さＨ（上側ラビリンスノズルと下側ラビリンスノズルとの垂直方向の距離）と幅Ｗとの比（Ｈ／Ｗ）（図４）は、１／２０００〜１／６０であることが好ましい。前記比（Ｈ／Ｗ）が１／２０００以上であれば、特に複数本の糸条Ｚを走行させる多錘処理において隣接して走行する糸条Ｚ同士の干渉を低減し、それにより引き起こされる損傷や混繊を抑制しやすく、糸条Ｚに毛羽や糸切れが発生するのを抑制しやすくなる。また、前記比（Ｈ／Ｗ）が１／６０以下であれば、糸条Ｚを扁平に保つことと、加圧スチームの漏出量を低減することとを両立することが容易になる。
また、処理装置１は、装置内に糸条Ｚを通すことが容易になる点から、装置本体が装置内部を走行する糸条Ｚの上側の部分と下側の部分に二分割できるようになっていることが好ましい。これにより、特に処理装置１内に複数本の糸条Ｚを並列して走行させながら加圧スチーム雰囲気下で一括して延伸処理する場合に、糸通し作業を短時間で容易に行うことができる。
処理装置１を二分割できる構造を採用する場合、分割された装置本体同士の開閉機構は特に限定されず、例えば、分割された装置本体同士をヒンジで連結して開閉する機構などが採用できる。また、分割される上側の装置本体部分を吊り上げて開閉する方法を採用してもよい。また、このような場合は、装置本体同士の接合部分から加圧スチームが漏れることを防ぐため、クランプなどを用いて分割した装置本体同士の接合部分を密封する構造とすることが好ましい。
また、図１及び図２に示す処理装置１の加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０を構成する構成部材を覆うように、板材により囲まれた板状部材５０及び外壁部材４０を設けている。板状部材５０及び外壁部材４０の接合面は、全て溶接により接合されている。この板状部材５０及び外壁部材４０により、糸条Ｚを処理するのに用いる加圧スチームが、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０を形成する部材に与える圧力による装置の変形を低減することができるため、均一な矩形状開口部２６の高さＨを得られる。
矩形状開口部２６は、図４に示すように幅方向の中央部の高さと端部との高さが同じであれば、加圧スチームを均一にシールできるので好ましい。しかし、熱により、天板または底板と外壁部材との温度差が生じ、熱膨張の差によって、図５に示すように矩形状開口部２６の幅方向の中央部高さＨ１と端部高さＨ２とに差（ΔＨ）が生じてしまう。
処理装置１では、ラビリンスシール部２０の温度が１２０℃以上１６０℃以下の状態（特に、ラビリンスシール部２０の雰囲気温度が１４０℃の状態）のときに、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の熱を外壁部材４０に効率的に伝えることで、前記ΔＨを０．５ｍｍ以下にすることができ、それによって、矩形状開口部２６の幅方向の中央部と端部とで、加圧スチームの流れに差が生じ難く、繊維束に均一な熱を与えられ、均一な品質の繊維束が得られやすくなる。その点では、ΔＨを０．２５ｍｍ以下にすることがさらに好ましい。
さらに、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の温度が１００℃以上１６０℃以下の状態（特に、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の雰囲気温度が１４０℃の状態）のとき、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の天板１１ａ及び底板１１ｂの任意の点と、天板１１ａ及び底板１１ｂに対向する外壁部材４０の点との温度差が３０℃以下であると、熱膨張による反りが抑えられるので好ましい。その点では、前記温度差が２５℃以下がさらに好ましく、２０℃以下がより好ましい。
また、天板１１ａまたは底板１１ｂと外壁部材４０とに温度差が生じても、熱膨張の差を抑え、反りを抑制するために、前記外壁部材４０が、天板１１ａ及び底板１１ｂの部材の線膨張係数より高い線膨張係数の部材とすることが好ましい。線膨張係数が異なるどのような部材を使用するかは、天板１１ａまたは底板１１ｂと外壁部材４０とに生じる温度差によって適宜選択すればよい。
また、前記板状部材５０の内部には、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０を形成する部材と前記外壁部材４０の間に熱伝導部材４４，４６を設けている。前記熱伝導部材４４，４６の材質は、熱伝導率が１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である材料を使用することが好ましく、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミ合金などを使用することができるが特に限定されない。
前記熱伝導部材４４，４６による熱伝導の効果により、加圧スチーム処理部１０、ラビリンスシール部２０を構成する構成部材と前記外壁部材４０の温度差が減少し、装置の反りが低減され、よって均一な開口部２６の高さＨが維持され、開口部２６の幅方向の中央部高さＨ１と端部高さＨ２とに差ΔＨがより小さくなる。
加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０を構成する構成部材（天板１１ａ及び底板１１ｂ）と前記外壁部材４０との間に設ける熱伝導部材４４，４６は、外壁部材４０と平行な任意の断面に対し、前記板状部材５０により囲まれた面積Ａ１に対する前記熱伝導部材の断面積Ａ２の比率（Ａ２／Ａ１）が５％以上となるように設けることが好ましい。また、前記比率（Ａ２／Ａ１）が３３％以下となるように設けることが好ましい。
処理装置１では、熱伝導部材を、上記天板１１ａ及び底板１１ｂから、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の天板１１ａ及び底板１１ｂに対して垂直に突設させている。図示例による熱伝導部材（図１及び図２の符号４４，４６）はリブ状を呈し、糸条走行方向と糸条並列方向とそれぞれ平行に複数配して、格子状としているが、これに限定されない。前記熱伝導部材４４は加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０を構成する天板１１ａ及び底板１１ｂに対して糸条走行方向と平行に一つ又は複数配するのみでもよく（図６、図７参照）、また前記熱伝導部材４６を糸条並列方向と平行に一つ又は複数配するのみでもよい（図８、図９参照）。更に、図１０に示すように、熱伝導部材４８を糸条走行方向に対して斜めに複数配することができる。更にまた、図１１に示すように、熱伝導部材４４，４６を糸条走行方向及び糸条並列方向とそれぞれ平行に複数配するとともに、熱伝導部材４８を糸条走行方向に斜めに配することができる。
板状部材５０内部に熱伝導部材４４，４６を糸条走行方向及び糸条並列方向とそれぞれ平行に設けることで、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０を構成する構成部材の熱膨張量と、外壁部材４０の熱膨張量の差が減少し、装置の反りを低減することができる、よって均一な開口部２６の高さＨを得られる。
また、糸条走行方向と糸条並列方向とにそれぞれ平行に配される前記熱伝導部材４４，４６の間隔は、１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下であることが好ましい。熱伝導部材４４，４６の間隔が５００ｍｍ以下であれば、糸条Ｚを処理するために用いる加圧スチームが加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の構成部材に与える熱を、前記外壁部材４０へ効率的に伝え、加圧スチーム処理装置の熱変形を低減することができる。更に上記斜めに配する熱伝導部材４８を追加すると、外壁部材４０へ熱が均等に伝えられるため、加圧スチーム処理装置の熱変形をより低減することができる。熱伝導部材４４，４６の間隔が、１００ｍｍ以上であれば、使用する構造材料の量を最小限に抑えることができ、又、装置自体の重量化に伴う開閉機構の大型化を抑制できるので、装置コストの上昇を抑えることができる。
板状部材５０及び外壁部材４０からの大気への放熱を抑制するために、板状部材５０と加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０との間に形成される空間部に断熱材を封入することが好ましい。封入する断熱材としては、グラスウール、ロックウールなどを用いることができるが、特に限定されない。この断熱材の存在により、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の内部における熱効率が向上できると同時に、板状部材５０及び外壁部材４０からの大気への放熱を効率的に抑制する。
板状部材５０及び外壁部材４０の材質は、加圧スチームによる圧力を抑えるのに充分な機械強度を有する材質であれば特に限定は無い。鉄鋼に錆び止め塗装を施したものやステンレス鋼、低線膨張係数を有する特殊インバー合金などを使用することができる。
熱伝導部材４４，４６，４８の材質は、加圧スチームによる圧力を抑えるのに充分な機械強度を有し、且つ熱伝導率が高い材質であれば特に限定する必要はない。鉄鋼に錆び止め塗装を施したものやステンレス鋼、低線膨張係数を有する特殊インバー合金などを使用することができる。
次に、第２の実施形態に係る加圧スチーム処理装置について説明する。図１４は、第２の実施形態に係る処理装置１０１の縦断面図である。なお、この加圧スチーム処理装置１０１では、前述の第１の実施形態に係る加圧スチーム処理装置１と同じ構成を有する部品及び部材については同じ符号を用いて表すことによって、その詳細な説明を省略することとする。
図１４に示した加圧スチーム処理装置１０１は、一定方向に走行するシート状の多数の糸条Ｚを加圧スチームにより処理する加圧スチーム処理部１０と、加圧スチーム処理部１０の糸状走行方向前後に隣接してそれぞれ配される一次側及び二次側のラビリンスシール部２０ａ，２０ｂを備えている。
処理装置１０１を二分割できる構造を採用する場合、分割された装置本体部６１，６２同士の開閉機構は特に限定されず、例えば、分割された装置本体部６１，６２同士をヒンジで連結して開閉する機構などが採用できる。また、分割される上側の装置本体部６１の部分を吊り上げて開閉する方法を採用してもよい。また、このような場合は、装置本体部同士の接合部分から加圧スチームが漏れることを防ぐため、クランプなどを用いて分割した装置本体部同士の接合部分を密封する構造とすることが好ましい。
また、処理装置１０１の加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０を構成する装置本体を覆うように、その上下外周面に沿って板状の上下枠材（板状部材）５０をもって囲むととともに、その上下枠材５０によって囲まれる加圧スチーム入口１２を除く空間部に、同じく角柱状部材（熱伝導部材）４４，４６を格子状に組み付けている。また、前記上下枠材５０及び角柱状部材４４，４６の上下外側面に、それぞれ外壁部材４０Ａ，４０Ｂを固設している。
ここで、装置本体の上下及び左右の外面に配する熱伝導性に優れた角柱状部材４４，４６，４８には、同じ材質を使っても、或いは異なる材質を使ってもよい。また、装置本体の上下及び左右の外面に格子状に配する角柱状部材についても、同一素材又は異質の素材を組み合わせて用いることもできる。
上記上下の外壁部材４０Ａ，４０Ｂには、加熱手段が配される。本実施形態による加圧スチーム処理装置１０１では、前記加熱手段としてスチームヒーター５２を使用しているが、加熱手段に特に制限はなく、被加熱部材を所望の温度に到達させることができる方法であればよい。例えば、スチームヒーター５２以外にも、シーズヒーター、アルミ鋳込みヒーター、真鍮鋳込みヒーター、ラバーヒーターなどを採用することもできる。これらのヒーターから上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂへの伝熱効率を向上させるため、ヒーター５２と処理装置１０１との間をサーモセメントなどで埋めてもよい。
また、本実施形態による処理装置１０１では、上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂの全面に加熱手段を配しているが、上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂが周辺雰囲気との温度差により冷却されることを抑制できる位置に配置すれば特に限定されない。例えば、上下の前記外壁部材４０Ａ，４０Ｂの内部へ加熱手段を配設する。具体的には、加熱手段を上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂのうち、装置本体の上側の上部外壁部材４０Ａにだけ配し、又は装置本体の下側の下部外壁部材４０Ｂにだけ配することもできる。また、上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂの一部分のみに加熱手段を形成してもよい。これら加圧スチーム処理装置への加圧スチーム以外の加熱手段の形成により、上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂの放熱による温度低下を補完することができるため、装置全体が均一に熱膨張し、結果として、ラビリンスノズル２４により形成される開口部２６の高さＨの変動による斑を低減することができる。
加熱手段による上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂの加熱温度に特に制限はないが、加圧スチーム処理部１０内へ供給するスチームの温度、開口部２６の幅Ｗ、加圧スチーム処理部１０の糸条Ｚの走行方向の全長及び一次側及び二次側のラビリンスシール部２０ａ，２０ｂの全長の和などから、所望の開口部高さＨが確保できる最適な温度を選択することが好ましい。また、加熱手段による被加熱部材の加熱温度の分布を全て一定とする方法を用いてもよいし、一部分のみ温度を下げる方法や、ラビリンスシール部２０内のスチームの温度に合わせて連続的に変化させる方法を採用してもよい。この温度検出装置による検出信号を受けて、ラビリンスシール部２０内の所要箇所の温度を所望の温度に制御する温度制御装置が処理装置１０１の外部に設置されている。
本実施形態にあっては、前述のラビリンスシール部２０内の温度を制御するため、被加熱部材の加熱温度を検出する温度検出装置が設置されている。この温度検出装置の設置位置は、上下外壁部材４０Ａ，４０Ｂにあって装置本体の温度を直接測定できる位置であることが好ましい。そのため、本実施形態では、ラビリンスシール部２０内の１ヵ所又は複数カ所に温度検出装置が設置されている。加熱手段による加熱温度を検出する方法としては、例えば熱電対が多く使われるが、これに限定されず、所望の温度範囲において正確に温度を検知することができる方法であれば特に制限はない。
なお、本発明の処理装置１，１０１は、図１〜図３、図１４に例示した処理装置１，１０１には限定されない。例えば、図示例の処理装置１，１０１は、糸条Ｚを水平方向に走行させる装置であるが、糸条Ｚを鉛直方向に走行させる加圧スチーム処理装置であってもよい。
糸条Ｚは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、ポリアクリロニトリル系重合体を含む紡糸原液を紡糸して、それを浴中延伸して乾燥緻密化した糸条などの炭素繊維の製造に用いられる糸条が挙げられる。本実施形態にあっては、ポリアクリロニトリル系重合体を含む紡糸原液を紡糸して凝固糸とし、その凝固糸を浴中延伸して乾燥することにより緻密化して炭素繊維の前駆体繊維からなる糸条を得た後、該糸条を加圧スチーム雰囲気下で二次延伸処理して、マルチフィラメントからなるポリアクリロニトリル系繊維束の糸条Ｚを得る。
本発明の処理装置１，１０１は、適用するポリアクリロニトリル系重合体からなる繊維の糸条Ｚの種類や処理工程に特に限定はないが、細繊度の繊維や高配向の繊維を得ようとする場合や、高い紡糸速度を要求される場合の延伸処理装置及び延伸処理方法として好適に使用できる。特に、アクリル繊維や炭素繊維用のポリアクリロニトリル系重合体繊維の生産における延伸工程に好適に使用できる。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載に限定されるものではない。以下の実施例１〜１４、比較例１〜２では、図５に示す、開口部断面中央３４の高さＨ１と開口部断面両端３６の高さＨ２との差ΔＨ（＝Ｈ２−Ｈ１）を算出し、有限要素法を用いた数値解析により、処理装置の熱変形による糸条走行方向に沿って１０ｍｍ間隔で、高さＨの変位量ΔＨを算出した。算出したΔＨについて、多錘一括処理装置としての性能を表１に示す基準で評価した。その結果を表３に示す。加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の天板１１ａ及び底板１１ｂの任意の点と、対向する外壁部材４０の点との温度差ΔＴについては、所定の位置で評価し、最大の温度差ΔＴMを算出した。
Figure 0005430740
実施例１５〜２６では、加圧スチーム処理装置１０１の変形による開口部２６の高さＨの斑による品質への影響を、毛羽の発生頻度により測定した。毛羽発生頻度の評価は以下の方法により実施した。すなわち、加圧スチーム処理装置から延伸されて出てきた走行中の複数の繊維糸条において、１時間あたりに発生する毛羽の数を目視により測定し、繊維糸条１本あたりの平均発生回数を算出した。評価基準を表２に示す。毛羽の平均発生回数は次の式により求めた。（毛羽の平均発生回数）＝（加圧スチーム処理装置から延伸されて出てきた走行中の複数の繊維糸条において、１時間あたりに発生する毛羽の総数）÷（加圧スチーム処理装置に投入した繊維糸条数）
Figure 0005430740
また、本実施例１５〜２６の開口部２６における高さの幅方向における高さ斑は、図５に示すように、糸条の延伸終了後に加圧スチーム処理装置１０１の上下ラビリンスノズル間の開口部断面中央３４及びラビリンスノズル間の開口部断面両端３６を構成する全ての板片上にφ３ｍｍの鉛線を挟み、鉛線の潰れた部分の厚みを測定し求めた、開口部断面中央３４の高さＨ１と開口部断面両端３６の高さＨ２との差ΔＨ＝（Ｈ２−Ｈ１）のうち最大のものであり、開口部幅Ｗに対しての比率（ΔＨmax ／Ｗ）として評価した。
（製造例１）
アクリロニトリル（ＡＮ）、メチルアクリレート（ＭＡ）、及びメタクリル酸（ＭＡＡ）をモル比ＡＮ／ＭＡ／ＭＡＡ＝９６／２／２で共重合させたポリアクリロニトリル系重合体をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）溶液（ポリマー濃度２０質量％、粘度５０Ｐａ・ｓ、温度６０℃）に溶解させて紡糸原液を調製し、該紡糸原液をホール数１２０００の紡糸口金を通して、濃度が７０質量％、液温が３５℃のＤＭＡｃ水溶液中に吐出して水洗後、熱水浴中で３倍に延伸し、１３５℃で乾燥して、緻密化した糸条Ｚを得た。
（実施例１）
図１及び図２に例示した処理装置１において、処理装置１の全長Ｘが４０００ｍｍ、加圧スチーム処理部１０の糸条Ｚの走行方向の全長が１０００ｍｍ、ラビリンスシール部２０の糸条Ｚの走行方向の全長が１５００ｍｍ、処理装置の幅Ｙが１０５０ｍｍ、矩形状開口部２６の高さＨが２ｍｍ、開口部２６の幅Ｗが１０００ｍｍとした。ただし、処理装置１の全長Ｘとは、加圧スチーム処理部１０と２つの第１及び第２のラビリンスシール部２０の糸条の走行方向の全長の和である。すなわち、ラビリンスシール部２０の全長は片側の第１及び第２のラビリンスシール部２０のそれぞれの長さのことであり、この全長をもつ第１及び第２ラビリンスシール部２０が加圧スチーム処理部１０の前後に２つ設けられている。
糸条Ｚの走行方向に平行に配された熱伝導部材４４として、板厚が２１ｍｍの２枚の板材を等間隔（３５０ｍｍピッチ）でリブ状に設け、糸条Ｚの並列方向に平行に配された熱伝導部材４６として、板厚が１２ｍｍの１２枚の板材を等間隔（３００ｍｍピッチ）で前記熱伝導部材４４と交差させて設けた。板状部材５０は板厚が２５ｍｍの板材、外壁部材４０は板厚が２１ｍｍの板材、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の構成部材は板厚２５ｍｍの板材とした。加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の構成部材、板状部材５０及び外壁部材４０により囲まれた処理装置の高さは３００ｍｍとした。この処理装置における板状部材５０により囲まれた面積Ａ１に対する熱伝導部材の断面積Ａ２の比率（Ａ２／Ａ１）を７．５％とした。なお、計算の簡略化のため、ラビリンスノズル２４及び多孔板１４は無視した。
板状部材５０、外壁部材４０、熱伝導部材４４，４６、加圧スチーム処理部１０及びラビリンスシール部２０の各部材の物性値として、すべて一般的な鉄鋼の物性値（縦弾性係数＝２０６ＧＰａ、横弾性係数＝７９ＧＰａ、線膨張係数γ= １１．７×１０-6［／℃］）を用いた。
加圧スチーム処理部１０の構成部材の内側を圧力３００ＫＰａＧ、温度１４２℃とし、ラビリンスシール部２０の構成部材の内側にかかる圧力は、第１及び第２ラビリンスシール部３１，３３から糸条入口３０及び糸条出口３２に向かい低下している。ラビリンスシール部２０を形成する部材の内側にかかる温度は、前記比例的に低下する圧力における飽和蒸気温度とした。この実施例では、第１及び第２ラビリンスシール部３１，３３の圧力が３００ＫＰａＧ、糸条入口３０及び糸条出口３２が圧力０ＫＰａＧとなるように比例的に低下している。また、第１及び第２ラビリンスシール部３１，３３の温度を１４２℃、糸条入口３０及び糸条出口３２温度を１００℃に設定している。
板状部材５０内表面、糸条走行方向に平行な熱伝導部材４４の表面、糸条並列方向に平行な熱伝導部材４６の表面と、空間部との間の熱伝達係数は３Ｗ／（ｍ2 ／Ｋ）とし、空間部の温度を８０℃とし、板状部材５０の外表面と空間部との間の熱伝達係数は１０Ｗ／（ｍ2 ／Ｋ）、空間部の温度を６０℃とした。ここで、Ｗはラビリンスノズルの矩形状開口部幅である。
この形状の１／８の対称形状について数値解析を行った結果、ΔＨは０．２１２ｍｍ、ΔＴ＝１８℃であった。
（実施例２〜５）
処理装置１の上記熱伝導部材４４及び上記熱伝導部材４６の厚み、数、外壁部材４０と平行な任意の断面に関して、板状部材５０により囲まれた面積Ａ１に対する熱伝導部材の断面積Ａ２の比率（Ａ２／Ａ１）を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例６）
図１２に細い斜線ハッチで示した処理装置１の板状部材５０と天板１１ａ及び底板１１ｂとの間に形成される空間部全域を熱伝導部材で充填したこと、すなわち板状部材５０により囲まれた前記面積Ａ１に対する熱伝導部材の断面積Ａ２の比率（Ａ２／Ａ１）を１００％としたこと以外は、実施例１と同様な条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例７、８）
図６、図８に例示したように、板状部材５０内部の熱伝導部材として、熱伝導部材４４、もしくは熱伝導部材４６のどちらか一方のみを用い、厚みを表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例９、１０）
図７、図９に例示したように、板状部材５０内部の熱伝導部材として熱伝導部材４４、もしくは熱伝導部材４６のどちらか一方のみを用い、厚み及び部材間隔を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例１１）
図１０に例示したように、板状部材５０内部の熱伝導部材として斜めに配した熱伝導部材４８のみを用い、その厚み及び部材間隔を表２に示すように設定した以外は、実施例１と同様の条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例１２）
図１１に例示したように、板状部材５０内部の熱伝導部材として熱伝導部材４４、熱伝導部材４６及び熱伝導部材４８を用い、厚み及び部材間隔を表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様の条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例１３）
処理装置１の全長Ｘを表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様な条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例１４）
図１３に例示したように、板状部材５０内部に熱伝導部材を設けず、外壁部材４０の物性値として、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の物性値（縦弾性係数＝２００ＧＰａ、横弾性係数＝７４ＧＰａ、線膨張係数γ= １７．８×１０-6［／℃］）を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件を用いて数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（比較例１）
図１３に例示したように、板状部材５０内部に熱伝導部材を設けなかったこと以外は、実施例１と同様の条件を用いて数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（比較例２）
処理装置１の処理装置の幅Ｙ及びラビリンスノズル２４の矩形状開口部幅Ｗを表２に示すように変更した以外は、実施例１と同様な条件を用い数値解析を行った。得られた結果を同じく表３に示す。
（実施例１５）
図１６に例示する処理装置１０４において、加圧スチーム処理部の糸条Ｚの走行方向の全長が１０００ｍｍ、ラビリンスシール部の糸条の走行方向の全長が１５００ｍｍ（ただし、ラビリンスシール部の全長は片側のラビリンスシール部の長さのことであり、この全長のラビリンスシール部が加圧スチーム処理部の前後に２つ設けられている。以下同じ。）、ラビリンスノズルの内壁面からの延設長さＬが５ｍｍ、隣接するラビリンスノズル間のピッチＰが２０ｍｍ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐが０．２５、ラビリンスノズル段数が６０段、開口部の高さＨが２ｍｍ、開口部の幅Ｗが１０００ｍｍ、上下の外壁部材のそれぞれ表面側の片面に平面状のヒーター５２を固設した処理装置１０４を用いた。装置本体の材質には鉄鋼（線膨張係数γ= １１．７×１０-6［／℃］）を用いた。
ヒーター５２による外壁部材の温度を検出するため、Ｋ型熱電対を外壁部材の加熱面とは反対側の表面に取り付けた。
前記処理装置１０４を用いて、製造例１で得られた糸条Ｚを５錘で糸条入口から導入して加圧スチーム処理を行った。加圧室の圧力は３００ｋＰａとし、上下の外壁部材の温度が１４２℃になるようにヒーター５２に供給する加圧スチームの圧力と温度とを制御した。
加圧スチーム処理装置１０４で延伸を行っている間の加圧スチーム延伸以降における毛羽の発生頻度、開口部幅方向における高さ斑を評価した結果を表４に示す。糸条の製造中、全ての糸条においてばたつきはなく、ばたつきによる延伸装置入口での糸条の擦れによる毛羽の発生もなく、安定してスチーム延伸できた。
（実施例１６〜２０）
図１６、１８、２０、１４、２２に例示するように、処理装置１０４，１０７，１１０，１０１，１１３の角柱状部材４４，４６，４８を表４に示すように変更した以外は、実施例１５と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
加圧スチーム処理装置で延伸を行っている間に加圧スチーム延伸以降での毛羽の状態を観察し、毛羽の発生頻度を評価した結果と、開口部幅方向の高さ斑を表４に示す。
（実施例２１）
図１７に例示するように、加圧スチーム処理部以外の処理装置の加熱手段として、上部外壁部材４０Ａのみに、片面が平面状のヒーター５２を接着させた処理装置１０５を用いて、上部外壁部材４０Ａの温度を表４に示すように変更した以外は、実施例１５と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
加圧スチーム処理装置１０５で延伸を行っている間に加圧スチーム延伸以降での毛羽の状態を観察し、毛羽の発生頻度を評価した結果と、開口部２６の幅方向における高さ斑とを表４に示す。
（実施例２２〜２６）
図１７、１９、２１、１５、２３に例示するように、処理装置１０５，１０８，１１１，１０２，１１４の角柱状部材４４，４６，４８を表４に示すように変更した以外は、実施例２１と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
加圧スチーム処理装置で延伸を行っている間に加圧スチーム延伸以降での毛羽の状態を観察し、毛羽の発生頻度を評価した結果と、開口部２６の幅方向における高さ斑とを表４に示す。
（比較例３〜８）
上下の外壁部材を加熱するヒーターを設けていないこと以外は処理装置１０１，１０４，１０７，１１０，１１３と同様な構造を持つ処理装置を用いて、外壁部材４０Ａの温度を表４に示すように変更した以外は、実施例１５と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
加圧スチーム処理装置で延伸を行っている間に加圧スチーム延伸以降での毛羽の状態を観察し、毛羽の発生頻度を評価した結果と、開口部２６における幅方向の高さ斑とを表４に示す。
Figure 0005430740
Figure 0005430740
１０ 加圧スチーム処理部
１１ａ 天板
１１ｂ 底板
１２ 加圧スチーム入口
１４ 多孔板
１６，１７ 加圧室
１８ 糸条走行路
２０ ラビリンスシール部
２２ 内壁面
２４ ラビリンスノズル
２６ （矩形状）開口部
２８ 膨張室
３０ 糸条入口
３１，３３ 第１及び第２ラビリンスシール部
３２ 糸条出口
３４ 開口部断面中央
３６ 開口部断面両端
４０ 外壁部材
４０Ａ，４０Ｂ （上下）外壁部材
４４，４６，４８ 角柱状部材（熱伝導部材）
５０ 上下の枠材（板状部材）
５２ ヒーター（加熱手段）
６１，６２ （上下の分割）装置本体部

Claims (16)

  1. 加圧スチーム処理部と、ラビリンスシール部とを具備するアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置であって、
    前記ラビリンスシール部は、加圧スチーム処理部の糸条入口と糸条出口にそれぞれ設けられ、前記糸条の走行路を水平方向に有し、複数のラビリンスノズルを前記走行路の上下に有し、
    前記ラビリンスノズルでは、上側ラビリンスノズルと下側ラビリンスノズルが対向する位置に在り、
    前記ラビリンスシール部の雰囲気温度が１４０℃の時の、対向する１組の前記上側ラビリンスノズルと前記下側ラビリンスノズルとの垂直方向の距離の最大値と最小値の差（ΔＨ）が、０．５ｍｍ以下である、
    ことを特徴とするアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  2. スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の上面及び下面に、それぞれ外壁部材を有し、
    上面の外壁部材の内面に、加圧スチーム処理装置の天板に沿って延在する板状部材を有し、下面の外壁部材の内面に、加圧スチーム処理装置の底板に沿って延在する板状部材を有してなり、
    前記加圧スチーム処理部又は前記ラビリンスシール部の雰囲気温度が１４０℃の時の、前記加圧スチーム処理装置の天板又は底板の任意の点と、対向する外壁部材の１点との温度差が３０℃以下である、
    請求項１に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  3. 前記外壁部材が、前記天板及び前記底板の線膨張係数より高い線膨張係数の部材である請求項２記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  4. 前記加圧スチーム処理部及び前記ラビリンスシール部の少なくとも上面と、外壁部材との間に形成される空間部に熱伝導部材が介装されてなる請求項２又は３に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  5. 加圧スチーム処理部と、ラビリンスシール部とを具備するアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置であって、
    前記ラビリンスシール部は、加圧スチーム処理部の糸条入口と糸条出口にそれぞれ設けられ、前記糸条の走行路を水平方向に有し、
    スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の上面及び下面に、それぞれ外壁部材を有し、
    上面の外壁部材の内面に、加圧スチーム処理装置の天板に沿って延在する板状部材を有し、下面の外壁部材の内面に、加圧スチーム処理装置の底板に沿って延在する板状部材を有してなり、
    加圧スチーム処理装置の少なくとも天板と、前記天板の上方に配された外壁部材との間に形成される空間部に熱伝導部材が介装されてなる、
    ことを特徴とするアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  6. 前記空間部における前記天板と平行な任意の前記空間部を有する断面に関し、前記板状部材により囲まれた面積Ａ１に対する前記熱伝導部材の断面積Ａ２の比率（Ａ２／Ａ１）が５％以上である請求項４記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  7. 前記熱伝導部材の熱伝導率が１６Ｗ／（ｍＫ）以上である請求項４〜６のいずれか一項に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  8. 前記ラビリンスシール部における上下の対向するラビリンスノズル間に形成される矩形状開口部の高さＨと幅Ｗとの比（Ｈ／Ｗ）が、１／２０００〜１／６０である請求項１〜７のいずれか一項に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  9. 前記熱伝導部材が、前記外壁部材に対して直角に、且つ前記開口部に対して直角に１つ以上及び／又は前記開口部に対して平行に１つ以上配されてなる請求項４〜８のいずれか一項に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  10. 前記熱伝導部材が、１００ｍｍ以上、５００ｍｍ以下の間隔で平行に複数配されてなる請求項９記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  11. 前記熱伝導部材が、前記外壁部材に対して直角に、且つ前記開口部に沿って斜めに、１つ又は複数配してなる請求項４〜８のいずれか一項に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  12. 前記熱伝導部材が、前記外壁部材に対して直角に、且つ前記開口部の周囲に対して直角に、及び前記開口部に沿って斜めにそれぞれ１つ又は複数配されてなる請求項４〜８のいずれか一項に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  13. 前記外壁部材を加熱する加熱手段を備えてなる請求項２〜１２のいずれか一項に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  14. 加圧スチーム処理部と、ラビリンスシール部とを具備するアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置であって、
    前記ラビリンスシール部は、加圧スチーム処理部の糸条入口と糸条出口にそれぞれ設けられ、前記糸条の走行路を水平方向に有し、
    スチーム入口を除く加圧スチーム処理装置の上面及び下面に、それぞれ外壁部材を有し、
    前記上面の外壁部材は、前記加圧スチーム処理装置の天板に沿って延在する板状部材を有し、前記下面の外壁部材は、前記加圧スチーム処理装置の底板に沿って延在する板状部材を有してなり、
    前記外壁部材を加熱する加熱手段を備えてなる
    ことを特徴とするアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  15. 前記加熱手段による外壁部材の温度を検出する手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記加熱手段の加熱温度を制御する温度制御手段を有してなる、請求項１３または１４に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置。
  16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載のアクリル系糸条の加圧スチーム処理装置においてアクリル系糸条を延伸処理するアクリル系糸条の製造方法。
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