JPS59116419A - 耐炎糸の製造方法 - Google Patents

耐炎糸の製造方法

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JPS59116419A
JPS59116419A JP22388682A JP22388682A JPS59116419A JP S59116419 A JPS59116419 A JP S59116419A JP 22388682 A JP22388682 A JP 22388682A JP 22388682 A JP22388682 A JP 22388682A JP S59116419 A JPS59116419 A JP S59116419A
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JP
Japan
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gas
furnace
yarn
flame
catalyst
Prior art date
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Pending
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JP22388682A
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English (en)
Inventor
Yoshifumi Arita
有田 美文
Yukihiro Murakami
幸弘 村上
Shinichi Okuda
慎一 奥田
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〜 本発明は、有機重合体繊維(特に好ましくは、アクリル
繊維)から炭素繊維を製造するに際し、原糸を耐炎化処
理(!!i化処理と呼称されることもある)し、耐炎糸
となし、次いで、これを病化処理し、炭素I!雑となす
に当っての、前記耐炎化糸の製造方法に関する。
一般に炭素繊維は、アクリル系繊維、ピッチ系繊維ある
いはポリビニルアルコール系ll1H等を各々の繊維に
適した温度条件、雰囲気条件で熱処理することにより製
造されており、ここにアクリル系炭素繊維を例にとれば
、まずアクリル系繊維を酸;化性ガス(たとえば空気)
中、200〜280℃示で加熱焼成を行ない、いわゆる
耐炎化繊維とする。次に該繊維を不活性ガス(たとえば
窒素ガス)中、800〜2800℃下で加熱処理すると
炭素繊維が得られる。しかるにかかる加熱処理工程、就
中アクリル系繊維を酸化性ガス中、200〜280℃下
で行なう熱処理工程では前駆体$ii Iltあるいは
該!I維に付着する油剤などの分解生成物たとえばHC
N。
NH3、GOlあるいはタール状物質ゐどが雰囲気ガス
中に放出され、蓄積されて高濃度になる。かかる雰囲気
中での処理糸条は繊維表面の破壊、あるいはボイドの生
成によって、得られる炭素繊維の機械的性質が著しく低
下する等の問題があった。このため従来の熱処理工程で
は(イ)分解生成物を含んだ雰囲気の一部(以下排ガス
といい、通常では全量の約20%である)を系外に排出
する一方で、新鮮な雰囲気を所定の湿度に加熱して供給
する方式、(ロ)該排ガスを全量酸化触媒により分解処
理した後循環再使用する方式(特公昭51−27778
@公報あるいは特開昭51−25417号公報に記載さ
れたガス循環方式)による解決策が知られているが、い
ずれの場合も熱損失が大きいという欠点があった。すな
わち、前記(イ)の場合は20.0〜280℃の排ガス
を放′比し、これと同量の雰囲気を前記温度にまで加熱
す供給するのであるから、雰囲気の出入に伴なう熱エネ
ルギー面の損失は著しい。
また(口)の場合は排ガス中の分解生成物を循環途中で
触媒処理したのち再使用するものであるから、循環回路
における熱損失だけに留まれば(イ)に比較して熱エネ
ルギーの損失は著しく少ないが該触媒処理における触媒
作用を高めるために排ガス温度を280℃以上に加熱す
ることが必要であることが判明し、結局この公知の循環
方式においては触媒作用を高めるために排ガスを一旦少
なくとも280℃に加熱し、触媒処理後に所定の雰囲気
温度にまで冷[る必要があり、しかも排ガス全量につい
て該触媒処理を行なうだけに、ここでの熱損失は大きか
った。
そこで、次のような耐炎糸の製造方法が提案された。す
なわち、耐炎光用原糸を炉内で加熱処理し、前記炉内の
ガスをガス導出口から炉外へ導き、これを2分割し、一
方のガス流を別途加熱し触媒を介して処理し、次いでこ
の処理後のガス流と前記分割後の他方のガス流とを合流
せしめ一つのガス流となし、これをガス導入口から前記
炉内へと循環せしめてなる耐炎糸の製造方法である。
この耐炎糸の製造方法に従うと、前述の公知の全ガスを
触媒処理して循環させる方式に比べ、熱損失が大幅に減
少されることは確認されたが、多数本並列して走行しな
がら炉内で処理される・糸条の間に品質差が認められる
という事態が発生した。この原因が、当・初なかなか判
明せず、種々の対策をとったもののその効果は顕著でな
かった。更に種々検討を進める過程で、二つのガス流が
合流した直後に、流体混合器を介在せしめたところ、上
述の糸条間の品質ムラが兄事消失することが見い出され
、本発明が完成されるに至った。
本発明の構成: 耐炎光用原糸を炉内を通過せビめて加熱処理し、前記炉
内のガスをガス導出口′から炉外へ導き、これを2分割
し、一方のガス流を別途加熱し触媒を介して処理し、次
いでこの処理後のガス流と前記分割後の他方のガス流と
を合流せしめ一つのガス流となし、これをガス導入口か
ら前記炉内へと循環せしめてなる耐炎糸の製造方法にお
いて、前記合流したガス流を、流体−混合器を通過せし
め、実質的に均一に混合せしめた後、炉内へと循環せし
めることを特徴とする耐炎糸の製造方法。
次に、本発明を具体的実施態様を用いて、更に説明する
。第1図は本発明に係る耐炎糸の製造方法の一実施装置
の概略図である。原糸1は、回動する上方ローラ2を経
て、加熱処理炉3内へ、上方スリット部(図示せず)を
通り導入され、下方スリット部(図示せず)を通り炉3
の外へと導出され、下方ローラ4を経て、連続的に走行
せしめられる。なお、必要に応じて、原糸1は多数本の
上方ローラ2と、多数本の下方ローラ4との間を蛇行せ
しめられる。炉3の上部には、下面に通気孔5を有する
ガス導出室6が設けられ、炉3の下部には一1上面に通
気孔7を有するガス導入室8が設けられ、ガス導串室6
とガス導入室8とは、ガス主循環路9にて、ガス導出室
6から出たガスの全部又は大部分が、ガス導入室8へと
循環するように係合されている。ガス主循環路9には、
分岐点10と合流点11とが設けられ、該分岐点10と
合流点11どは、ガス副循環路12にて、ガスの全部又
は大部分が、分岐点10から合流点11へと流れるよう
に係合されている。合流点11とガス導入室8との間の
ガス主循環路9には、ガスの流れ方向に、流体混合器1
3、加熱器14、送風機15が、この順に設けられ、前
記ガス副循環路12には、ガスの流れ方向に、加熱器1
6、送風機17、触媒が収納されたガス分解処理器18
が、この順に設けられている。
加熱処理炉3中で原糸1は、耐炎化処理されるが、原糸
1がアクリル系IJ1[の場合は、加熱雰囲気温度は0
、通常200及至280℃に選定され、加熱雰囲気ガス
としては、・′通常空気が用いられる。炉3へのガスの
送給量は、大型炉の場合は、約3万Nv+’/hrとな
ることもある。炉3中で原糸1の耐炎化に寄与したガス
は、ガス導出質6から主循環路9へと排出される。この
排出ガスは、原糸1の耐炎化処理によって生じた前述分
解生成物を含んでいる。この排ガスは、分岐点10にお
いて、2分割され、一方は、主循環路9をそのまま流れ
〈分割流Aとする)炉3へと循環せしめられ、他方は副
循環炉12へと分岐されて流れ(分割流Bとする)、合
流点11にて、分割流Aに合流し、炉3へと循環せしめ
られる。分割流B′と分割流Aとの流m比率B/Aは、
通常1/2乃至1/10の範囲選定されるが、特に好ま
しくは1/3乃至1/6に選定される。この値は、排ガ
ス中の分解生成物濃度、炉3へと循環せしめられ、るが
ガスの温度等を考慮して適宜選定される。
排ガスの分割流Bは、加熱器16にて280°℃以上、
通常約300℃前後に加熱され、必要ならば送風機17
にて5分解処理器18へと送給される。分解処理器18
で、酸化触媒による分解処理が行なわれ、排ガスは清浄
化される。
ここでもっとも重要なことは触媒層の温度を280〜4
00℃の範囲に保持することである。
すなわち、該触媒層温度が280℃未満では触媒活性上
、酸化分解作用が低下し、特に油剤等の分解生成物であ
るタール状物質か触媒層内に蓄積するようになり、更に
触媒機能の低下を惹起する。
また該触媒温度が400℃を越えてもそれ以上の触媒効
果は上がらず、熱エネルギーの損失を招くのみである。
かかる触媒層の温度保持については該触媒層に加熱機構
を設けたり、あるいは前述したように供給ガスを予め加
熱器16で加熱する等、何れの方法であってもよいが、
工業的な連続運転下では熱エネルギー面の点で後者の方
が有利である。ここで使用し得る触媒としては、クロム
、鉄、マンガン、白金、銅、パラジウムおよびこれらの
組合せ等である。また担体を採用する場合の触媒として
はMnO2、Cu O,CI’ 203、Fe203.
Pt、pd等を担体の0.01〜90重量%の範囲で使
用、するが、この担体中の触媒含有mは触媒の種類によ
っても多少異なり、たとえばCr2O3、Mn 02、
Fe 203およびcu 0(7)場合は担体に対して
5〜80重量%、pt 、pdの場合は担体に対して0
1〜20重量%である。
さらに、触媒の形状は円柱状、球状、押出成型品、ハニ
カム状、シート状、リボン状、中空円筒状などで粒径と
して1〜20 mm程度のものを適当に選らべばよい。
かくの如く排ガス中の分解生成物の処理を終えた清浄ガ
スは、前記副循環路12を更に流れ、前記酸化処理の全
く施されない排ガス(分割流A)と合流点11において
合流せしめられ、必要に応じて加熱器14を経て加、熱
処理炉3に供給される。
ここでの加熱器14は、供給ガスを加熱処理炉3におけ
る所定の雰囲気温度に調整するためのものであるから、
たとえば排ガス分割比率3:1程度であれば加熱器14
の使用は殆ど必要としない。
なお必要であれば前記排ガスおよび処理ガス流路の途中
にガス(たとえば新たな空気)吸入口あるいは排ガスの
排出口19.20を設けて、炉内の酸素濃度を所定値に
保つため処理ガスの一部を新鮮な空気で置換えてもよい
合流点11で合流したガスは、続いて、流体混合器1j
にて、実質的に均一に混合され流れの横断面方向に極端
な温度ムラがない状態とされた流れとして、必要ならば
加熱器14を通り、所定の温度に加熱され、送風機15
により、主循環路9から、ガス導入室8を経て、炉3へ
と循環供給される。
流体混合器13としては、積極的攪拌駆動要素を持った
機械的攪拌装置を用いるよりも、第2図および第3図に
、斜視図を用いてその概略を示す箱体21内に、固定あ
るいば位置調整可能な衝突羽根22を多数有する静止型
流体混合器が、本発明の全体の目的の一つである省エネ
ルギー装置の観点から好ましい。
本発明は、上述の通り、排ガスを分割し一方を触媒処理
後、再び他方と合流せしめて炉へと循環せしめる従前の
耐炎糸の製造方法において、再び合流せしめた合流ガス
を実質的に均一に混合せしめる手段を介入せしめた耐炎
糸の製造方法であるため、前記従前の方法において発句
していた糸条間の耐炎化度のムラが、極めて僅少となる
という効果を奏し、糸条間0機械的特性の差異が極めて
厳格にチェックする炭素fIA維ユーザーに対する信頼
痕を向上せしめるのに十分なる成果を奏するものと期待
される。ちなみに、耐炎化炉において、たとえば、第1
図において、最左端の原糸1と最右端の原糸1との雰囲
気温度差は、2℃が上限とされるところ、前記従前の方
法では、分割流Bの温度が、触媒処理の関係で280℃
以上の温度であったのに対し、分割流Aの温度は、−2
00乃至230’Cの場合が多く、合流点11での両流
れの温度差が大であったのにも拘わらず、単に合流せし
め炉へと循環せしめていたために、前述温度差の限界を
制御しきれていなかったのであり、この現象は、耐炎化
炉の大型化、循環ガス量の増大により一層顕在化され、
ここに本発明の完成が瓦を奏したと言える。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る方法を実施するための一実施装
置の概略説明図、第2および3図は、第1図に示した装
置における流体混合器のそれぞれ別の態様の詳細斜視図
である。 図面の簡単な説明: 1:原 糸     2:上方ローラ 3:加熱処理炉   4:下方ローラ 5:通気孔     6:ガス導出室 7:通気孔     8:ガス導入室 9:ガス主循環路 10:分岐点 11:合流点    12:ガス副循環路13:流体混
合器  14:加熱器 15:送風機    16:加熱器 17:送風機    18:ガス分解処理器特許出願人
 東し株式会社 第 1 図 1PJ2圓    第3図 手   続   補   正   書 ( (2 (3 1、事件の表示 昭和57年特許願第 223886  号2、発明の名
称 耐炎化糸の製造方法 五補正をする者 、41、補正命令の日付 自  発 5、 補正により増加する発明の数 な し6補正の対
象 明  細  書  中 1)第7頁、第17行目、 「導出質6」を「導出室6」と補正する。 )第8頁、第6行目、 「範囲選定」を「範囲に選定」と補正する。 、)第8頁、第9行目、 「られるがガス」を「られるガス」と補正す伺 以  上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 耐炎系用原糸を炉内を通過せしめて加熱処理し、前記炉
    内のガスをガス導出口から炉外へ導き、これを2分割し
    一一方のガス流を別途加熱し触媒を介して処理し、次い
    でこの処理後のガス流と前記分割後の他方のガス流とを
    合流せしめ一つのガス流となし、これをガス導入口から
    前記炉内へと循環せしめてなる耐炎糸の製造方法におい
    て、前記合流したガス流を、流体混合器を通過せしめ、
    実質的に均一に′混合せしめた後、炉内へと循環せしめ
    ることを特徴とする耐炎糸の製造方法。
JP22388682A 1982-12-22 1982-12-22 耐炎糸の製造方法 Pending JPS59116419A (ja)

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