JPS6099010A - 炭素繊維を製造する方法及び装置 - Google Patents

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】 イ、産業上の利用分野 この発明は、ポリアクリロニトリル繊維のような炭素を
含有する前駆物質繊維からの炭素繊維の製造に関し、特
に優れた歩留りおよび均一性をもった高引張強さの炭素
繊維を提供するためにそのような前駆物質繊維を処理す
る方法および装置に関する。

口、従来の技術 ポリアクリロニトリル繊維のような前駆物質繊維を先ず
酸化し１次に不活性雰囲気中で炭化することによって炭
素繊維を製造する方法は、これ１で種々の方法が用いら
れてきた。そｆｔらの大ｆｔＪＪ分の方法は、処理工程
の少なくともある王、稈中に。

収縮を抑制することによるような繊＆ＩＩ（Ｌ−張力下
に保つ。酸化中の引張り（安定化とも呼ばれる）は。

最終製品に必要な引張強さおよびｌ１ＩＮ性率の値を・
？：する前提条件である。酸化された繊維を雰囲気とし
て窒素や他の不活性ガスを使用して最終の高ｌ！ｕニレ
ベルに比較的短時間さらす炭化段階Ｖこは、４１ｈｈの
方法が採用されてきた。炭化は殆んと単一ステージの炉
で実施されてきたが、多段炉も使用されＣきた。伸びお
よび収縮の抑制は一般に１段階で行われてきた。使用さ
れる材料は孔の形の場合もあるけれども、典型的な方法
は大きなトウを・利用しており、縦方向の張力が加わっ
てガスが織前１に実質的に均一に接触できるように、マ
ルチ・フィラメントは平らな面に分配される。

炭素繊維を製造する上記の方法に」つ・ける変った方法
の例としては、米国特ｒｉ’ｌ第５．６５２．２２１弓
。

仝第５＋　６６３．１７５号、および仝第５．７１６，
５５１号がある。それらは多段の炭化および炭化中に張
力を付加することを開示しているが、全て部分的に炭化
されたセルロース前駆物質に関するものである。米国特
許第５．６９　ａ　８６５号および仝第３、４１２．０
６２号においては、収縮の抑制は炭化中にポリアクリロ
ニトリル繊維について行っている。米国特許第１１．１
００．００１１号においては、２段階の炭化工程と共に
２段階の酸化工程が開示され、第１の酸化炉では６００
〜７００℃の温度、そして第２の炉では１０５０〜１６
００℃の温度が用いられている。

日本の特公昭５１１−１１１７２２２号は、アクリル繊
維を最初に２５０〜２５０℃の酸化炉に辿して１０％の
収縮をさせることによって改善された引張強さおよび弾
性率をもった炭素繊維の製造法を開示している。耐炭化
または安定化された繊維は、次に５００〜８００℃、特
にＵＯＯ〜６，００℃の／！１１１度で窒素雰囲気中に
おいて２５％までの高引伸しを与えながら予備炭化され
る。このように得られた伸張１部分炭化繊維は１５００
℃の高温で最終的または完全に炭化される（これは５％
の収縮を伴う）。この方法は、前述した多段炭化法の特
殊な例である。多段工程の採用は脱ガス４だしし分解プ
ロセスを若干遅らせ、炭素繊組における欠陥を少なくす
る。

ハ１発明が解決しようとする問題臓 この技術の開発において、最近作業者は炭化ｆ〜°を境
において揮発性成分およびタールの放出から生じる二次
的問題であるが、極めて重大な問題に直面している。再
析出（又は再溶着）したタールおよび他の物質は、たま
ってガスの流れを妨げると共に、この物質と繊維との接
触は繊維をそこなう。

または弱くすることがわかった。そして１歩留りが低下
するのみならず、プロセス全体が操業粂イ’ｔに過度に
敏感になる。その結果、神々の文献によって示されてい
るように１分）ゲｒ生成物から生じる問題を緩和するた
めにｔｒｍｈの応急処理が提案さｔしてきた。それらの
方法としては１例えば米国特許第３．５０８．　ＩＩ！
　７１号（タール質物質を除去するために溶媒を使用）
１日本公開特許第７７１１０６２２号（２段階の炭化）
、西ドイツ公開第２１５１１１Ｄ号明細書（電気炉使用
による迅速炭化および揮発成分の除去）、米国特許第１
Ｊ、　０２０．２７３号（繊維の下向き流動に対してガ
スを上向きに流動する）。

および米国特許第１１．０７３．８７０号（２−セック
７ヨン炉におけるガスの向流）がある。

二１問題点を解決するための手段 本発明によって、本出願人は炭化中に生じる動的、化学
的プロセスと動的プロセスとの間に相互関係があること
、および制御された条件下の予備炭化工程が最終の高温
炭化工程と調和すべきであることを確認した。予備炭化
におりて、ＨＲ維を予熱した不活性ガスで所定の体積で
一掃し、かつかなりのパーセントの引伸しをすることに
よってかなりのガス発生と迅速な機械的変化が生じる。

予備炭化炉における温度曲線および炉内での繊維の滞留
時間は、制御限度内になるように選び１人口および出口
領域は共に比較的低温にする。少なくとも特定の領域に
おいて繊維を通過する熱不活性ガスの体積は、予備炭化
中に生じる揮発性成分およびタールのような分解生成物
を運び去って、繊維上に再析出が生じないように所定の
開隔て配置Ｆｔ″された出口から排気される。予（＃ｉ
ｉ炭ｆヒエ稈は１分解生成物を再析出温度以上に糾持し
ながらそれらが繊維と接触しなくなるまで行わｔＬる。

繊糸１１の！１１位重量当り予め決めた量の加熱ガスの
体積が均一な迅速加熱および９０％以上のタールおよび
揮発成分の同伴を提供する。後続の炭化は、予４ｉｉ＋
炭化中より実質的に小さい若干の張力を付加して行われ
る。

特に、少なくとも約り１００℃、望寸しくｔ１約１１０
０〜４５０℃の範囲の／Ｉ’ｌ＋！度に予〃シされた窒
素のような不活性ガスを炭素繊維の単位ダラム当り約１
０〜１７１の割合で酸化、安定化された繊＆（Ｉに通し
ながら、同時にその安定化された繊酊１の長さに比較し
て繊維を５％〜２０％引伸しながら。

酸化、安定化された炭素繊細ヲ約５□５♂〜６２０℃の
温度で予備炭化シ７．シかる後に収縮を一２５％〜−５
，０％に限定しながら先に加熱１安定化した繊維を約１
１００〜１２５０℃の範囲の！：ｕ’＋　Ｉ枝で炭化す
ることによって、予備炭化中に９０％以上のタールが除
去され、該タールの繊維上への再析出が回避され、かつ
効率的な速度で高引張強さの炭素繊維が製造される。さ
らに、この方法は、初期の酸化ゾーン並びに予備炭化お
よび炭化ゾーンを通る繊維の通過速度の増加を可能にす
る。

前駆物質の繊維から高引張強さを有する炭素繊維を製造
する本発明の方法は下記の（ａ）、　（ｂ）、（Ｃ）お
よび（ｄ）工程からなる： （ａ）　ｅ化条件下で約２００°〜５００℃の範囲の１
１１１＋！度で繊維をその初長さに対して１０％〜２０
％の範囲内で引伸しながら加熱して、安定化した繊維を
提供する工程； （ｂ）　安定化された繊維を約３５０°〜６２０℃の範
囲内の／！１４度で加熱し、連続的に進む繊維に少なく
ともＩＩｏｏ℃に加熱された熱不活性ガスを、繊維の単
位重量当り約１０−１７１の割合のガス流量で繊維の接
線方向で加熱ゾーンの両端の中間にある排気出口方向へ
向けながら送ることによって繊維上へのタールの再析出
を防ぎ、同時に安定化された繊維の長さに比較して繊維
を約５％〜２０％引伸し、それによって前記繊維を部分
的に炭化する工程； （Ｃ）　補助加熱によって、排気出口と実質的に同じ空
間に広がる中間領域にピークを有し、繊維の入口および
出口領域が低レベルである温度輪郭を確立する工程；お
よび （ｄ）シかる後に、先に加熱、安定化し、予ｆ＋ｉｉｉ
加熱した繊維を、約８００°〜１２５０℃の範囲内の温
度で収縮を約−２，５％〜−５０％の範囲に限定しなが
ら炭化する工程。

また１本発明の概念は新規の炉装置を含み、該炉におい
て繊維は両端に差動的に駆動されるテンジョン・ローラ
のグループを有する鉛直炉構造体に分配トウを通すこと
によって千４ｉｉｉ炭化される。

ガスのアフタバーナとプレヒータとのイ１１合せが炭化
炉からの分解生成物を燃焼させると共に、不活性ガスを
予備炭化炉に導入するのＶＣ必要”　ｌ、；ｉ度しベル
に予備加熱する。その導入熱ガス流は炉の下部領域近く
に両側の繊維の面に接線方向に（すＳ射される。排気流
は、内部の高度が再析出温度よりかなり高い領域の炉側
部から収り出される。予備炭化する繊維のトウをマツフ
ル内に閉じ込め、繊維をマツフルの外側の電気加熱体に
よってピーク温度レベルに上昇させることが有利である
。冷不活性ガスの噴射を合併する端部シール装置および
水冷シールは酸素流入を防ぐと共に、炉内の所望の扁度
輪ギＩｓの保持を助ける。

ホ６作用 本発明の方法および装置に使用する前駆物質繊維は、ポ
リアクリロニトリルおよび共重合体（例えば、アクリロ
ニトリルの共重合体）、および他の混和性単量体（例え
ば、メタクリル酸メチルまたはｆ’ｉｉ−酸ビニル）を
含む炭化に適当な炭素含有繊維にすることができる。本
発明による望ましい繊維はポリアクリロニトリル（ＰＡ
Ｎ）繊維でおるが、酸化（または安定化）して、所定の
張力を与えて炭化する仙の繊維も使用可能であることに
苗量されたい。

本発明に従った方法において、前駆物質２例えばＰＡＮ
繊維は、先ず該前駆物質の繊維を酸化炉または酸化ゾー
ンに通して、技術的に周知のように安定化繊維に完全、
内部化学変換さすことによって炭素繊維に転化される。

多重フィラメントのシート、トウまたはウェブの形にす
ることができる前駆物質繊維は、酸素または空気を含む
酸素含有ガスのような酸化媒質と接７Ｑ！１Ｂ加熱され
る。その前駆物質繊維は酸化炉内で２２０〜３ｏｏ℃、
ｃ？４ましくは２１１０°〜２８０℃の温度に加熱され
る。

それらの温度において安定化に必須の橋かけ反応を完了
さすことができる。酸化中、前駆物質の繊維は特定の温
度範囲に徐々に加熱されて、比較的長い時間１例えば約
１１Ｏ〜９０分間保持さｆ’Ｌる。

同時に、最終処理繊維に適当なレベルの引張強さおよび
弾性率を得るために分子配向および結晶の顕微鏡組織を
保つべく、繊維の比較的、１６引伸しが用いられる。繊
維の引伸しは、普通それら繊維の初長さに対して約１０
〜１５％の範囲内の量が用いられる。酸化反応において
１発生した熱′ｆ：鏑当に消散させ、激変破損を防止す
るために０発熱は炉内およびエントレインド繊維の周囲
にかなりの年の空気を循環さすことによって運び去る。

酸化炉は単一ゾーンにできるが、順次高温になる４つの
ゾーンまでの多重ゾーンの形にすることが望ましい。

酸化炉を通る繊維または繊維ウェブの線速度は変えるこ
とができるが、典型的には０．９８　ｍ　（３，１ｆｅ
ｅｔ）　７分の範囲にある。種々の線速度に対する酸化
密度は１５５〜１．１１２の範囲にできる。酸化炉にお
ける繊維の線速度は、以下にさらに詳細に示す炭化工程
による高性能のためにさらに増すことができることがわ
かった。そのような線速度は種々の繊維祠料、ウェブお
よびトウに適用できるけれども、所望の生産速度に応じ
て３　Ｋ　（３００’０の端末）、６に、ＩＯＫまたは
１２にのトウの平らな分布を用いることが望ましい。

酸化炉を出る被酸化繊維は１次に連続側れベースで直ち
に、または遅延後に異なる２段階の炭化を受ける。その
異なる２段階は異なる温度レベル。

異なる加熱条件、異なる機械的処理要素および異なるガ
ス動力学を採る。第１の炉またに１加熱ノ゛−ンは、繊
維のトウまたはウェブが引伸されながら約５５０°〜６
２０℃、望ましくは１１００〜６００℃の範囲の温度で
加熱される予（ｌｉｉｌ（又は前）炭化ゾーンまたは段
階と見なすことができる。予ＩＪｉｉ°ｌ炭化ゾーンに
おける加熱は、最初に酸化中に用いられる最高温度レベ
ルよシかなｐ上の温度々弔囲に予熱された不活性ガス、
望ましくは窒素をかなりの量噴射することによって行わ
れる。そのカスは約Ｉ＋００〜１１５０℃１例えば約１
１００〜１１２０℃で流入して、炉内の繊維におよび繊
維に沿ってぶつかり、加熱された繊維から放出される押
発性ガスおよびタールを運び去る。予（１ｉｉｉ炭化ゾ
ーンの申開領域における最高温度をさらに高く１例えば
望ましくは６００℃にするために、予（Ｉｔｉ°１炭化
炉の中間領域の加熱体によって別の熱エネルギーが加え
られる。無酸素雰囲気を保証し、冷表面との扱１帥およ
び冷面上への再凝縮を防ぐために、繊維からカス抜きさ
れた生成物に対して正圧および絶縁流路が維持される。

繊維を熱不活性ガス流で一掃して、残留ガスを比較的高
温に維持することによって。

不活性ガスで運び去られるタールは繊維の上に再析出（
又ケｌ再付着）せず、またけ予備炭化ゾーンの冷たい入
口や出口領域の周囲に集まらず、−！たはその領域を排
出しない。

高引張強さの炭素繊維に関して最高の結果は。

予備炭化ゾーンにおける炭素繊維１．ｇ当ｐ不活性ガス
または窒素を１０〜１７１、望ましくは約１３４用いる
ことによって得られることがわかった。

この予備炭化工程において、繊維は比較的低温の入口領
域から最高値まで温度上昇し１次に出口領域でより低温
に戻る、いわゆる丸みのあるピークの形のｆ晶度曲線（
輪郭）を与える。後でのより高畠への加熱と対１＠　し
て見ると、この工程で最高のガス抜きと重量損失が生じ
、繊維は物理的および化学的性質を著しく変える。この
予備炭化相の間。

分子配向を維持するために、酸化された繊維の長さに比
較して５〜２０％、望ましくは６〜８％の範囲内で繊維
を同時に引伸ばしながら、繊維を加熱する。ｍ釈係数、
すなわち炭素繊維１ｇ当りの不活性ガスまたは窒素のリ
ットル数が小さ過きると、繊維へのタールの析出による
ＩＣｊ傷が生じることがわかった。繊維の平均引張強さ
は、　ｆ＃ｔｌｌ［Ｊ：のタール濃度に依存して他の条
件維持にもかかわら一４゛低下する。高い最大引張強さ
をイ１する均一炭素繊維の製造のためには、予備炭化に
おける前記加熱窒素流の希釈係数と共に、かなり積極的
な引沖しが重要なパラメーターであることがわかった。

この段階における加熱中に出る生成物は収縮の１ケ１向
をもたらすが、繊維はしなやかであって、かなり引伸ば
すことができる塑性を有すると共に、内部配向および整
列の改善において有利な結果をもたらす。従って、この
領域における伸張なピークを品度小区域において鉋も効
果的であるとみなされ。

かつ物理的性ｌ町を維持するよりむしろ信える。１．う
に作用すると思われる。

予備炭化ゾーンにおける繊維の滞留１１Ｊｌ！’ｌｌ　
ｋｌ、約５〜２０分、普通約５〜１０分のＸｌ＋ｉ：＋
四にすると吉ができる。予陥炭化炉からのｔＪｌ気ガス
は、二１゛部の窒素および一酸化炭素からなる少１．：
のオフガス、　、＋１；びに微量のアクリロニトリル、
シアン化物およびヒドロシアン酸ガスからなる。そのよ
うな予備炭化炉からの排気ガスの一例におけるガスは、
９７．１％の窒素と２９％の繊維がらの全オフガス生成
物からなった。

シートまたはトウの形の予備炭化および安定化した繊維
は１次に所望の引張強さと弾性車とのバランスに依存し
て、８００℃以上、約１１００’〜１６００℃の最終温
度範囲内の温度での最終炭化段階を受ける。繊維の引張
強さを改善するために約１２５０℃までの最終温度が用
いられる。炭化ゾーンの望ましい例において、繊維の多
フィラメントのシート、トウまたはウェブは第１段階で
約８５０〜９００℃の範囲の温度に、次に第２段階で約
１１００℃までの乙１度に、そして最終段階で炭化ゾー
ンにおける熱処理の主部を提供するとこ／）＋７）約１
１００°−４２５０℃−’４４　シ＜　ｆｉ約ｌｒｏ。

〜１２００１′の〃、４度に加熱される。その炭化ゾー
ンにおける滞留時間は約５〜１ｏ分の範囲にすることが
できる。

最終の炭化ゾーンにおりて、処理された繊維は。

そのゾーンを横断する繊維に適当な張力を維持すること
によって収縮（負の引伸し）ｔ−２５％〜−５，０％の
範囲に抑制しながらゾーンを辿さｔＬる〇これは予備炭
化中に用すられる引伸し条件に面接関係する。再び、炭
化中に最終の非炭素質化合物が蒸発する際にかなりの収
縮が生じる。しかしながら、この相における繊維はかな
９強＜　（／Ｉ’＋ｉ’、度士昇と共に増大）、それら
を引伸すのに必要な張力は破断応力に近づく。その結界
、収縮全前述のパーセントに抑制することは先に得られ
た分子の配向および整列を維持する作用をする。

へ、実施例 第１図には、　ＩｒＪ駆物質のＰΔＮトウ１ｏを、ｉイ
１張力炭素繊維に連続的に処理する連Ｕ１―処１１装置
１９を示す。本発明に従った装置についての１１１眉１
１は第２図〜第赫図にさらに明確に示さノ′シているた
め０本装置は第１図では模式的にのみ示されている。１
ｆｉＪ駆物質のトウ１ｏは平らなシートに分配されて、
入口端における最初の速度可変張力付加スタンドｌうか
ら酸化炉１２を通される。酸化炉１２は、多重ステージ
および該ステージに対して配置された多数のローラ・セ
ットを含んで、ローラの回りの高全巻き角および差動駆
動速度を用いることによって制御自在な秤にの引伸しを
する。種々の設泪の酸化炉および張力制御装置は当業者
には周知であるので、これらは詳細に説明する必要はな
い。しかしながら、酸化炉１２０種々のゾーンにおける
？Ａｌｉ度’１２１１０℃から約２８０℃の高範囲に維
持し。

滞留時間を６０〜９０分にし、そして繊維金その初長さ
に対して正味１０〜１５％引伸すことによって、完全酸
化および内部橋かけが得られる。そして次の炭化に適当
な安定化繊維が提供される。

炉の長さくおよび用いる多重パスの数）は約０９１４”
　（３，１ｆｅｅｔ）７分の平均繊維進行速度（これは
連続装置４における後続の処理工程に釣り合う）を与え
る。

酸化炉１２から繊維は、繊維のシートがヘビ状に巻かれ
るローラ１７の垂直スタンドからなるもう１つの張力付
加スタンド１６へ送られる。このスタンド１６は装着の
炭化部の第１スタンドと見なすことができる。繊維を最
初に安定化させ、次に１つの連続的シーケンスでｉ”ｔ
；Ｑ（てがなりの遅延後に炭化するように、プロセスを
分けることがしばしば便利である。ローラ１７に連結さ
れた変速駆動装置１８は繊維を所定の速度で垂（＋：、
Ｆ　Ｊ’ｌ＋ｉｉｉ炭化炉１９の底部に供給する。予備
炭化炉１９ｋｔ。

窒素源２２からの冷不活性ガスおよび隣接する炭化炉２
ｕからのオフガス生成物を受け入れるへく連結されたア
フタバーナ／プレヒータ２ｏがう１５熱された不活性ガ
スを受け入れる。繊維１ｒ：１．　’Ｐ　ｆ＋ｉｉ＋炭
化炉１つを鉛直に通って、第２の変沖駆動Ｋ　ｉ％ｌに
よって制御されるローラ２７のスタンドがｃ−，１−、
る第２の張力付加スタンド２６に送られる。イ５２の張
力付加スタンド２６がら、繊Ｘ１１のシー１骨、Ｌ鉛面
炭化炉２＋Ｉｉ下向き通って速助制ｒｉｌ１１装置ｉ／
ｉうｌによって作動される第５の張力付加スタン１５ｆ
Ｊへ４４＜動する。その後繊維は巻取リール５５に巻き
Ｉｌ、Ｖられる。窒素ガスは供給源５５から炭化炉２　
Ｉｔにｌｌｌ’１射される。必要な内部の１ｉｕｉ度は
電気的りこ付勢さｔＬるサスセプタ素子（図示せず）に
よって得られる。

オフガス生成物はアフタバーナ／プレヒータ２０に向け
られる。そして予備炭化炉１つからのオフガス残留物を
受けて、それを中和するためにアフタバーナ５６も使用
される。アフタバーナ２０と５６は共に完全燃焼を保証
するなめに空気と燃料を受け入れる。

特に、ＰＡＮ前駆物質繊維から繊維に再析出しないよう
に特に揮発性生成物およびタールを抽出することによっ
て、高引張強さを含む優れた物理的性質を備えた炭素繊
維を製造するために、酸化そして安定化された繊維のト
ル１０は本発明の特徴に従った前述の温度、ガス流量お
よび付加張力の条件下で予備炭化炉１９および炭化ｆ２
ｕｆ通される。

第２図〜第４図は、酸化炉１２（第１図）を排出する被
酸化、被安定化繊維を処理するなめの予り！ｆｉ炭化炉
１９および関連装置の１つの配置を示す。

酸化装置を出た安定化された繊維のトウは、最初の張力
付加ローラ１７（第１図）の後のローラ５８の回りを案
内されて、底部ガスシール・アセンブリｑｏ’４上方に
通って予備炭化炉１９に入る。予備炭化炉１９はトウの
通路に対して鉛直またはｔＪ＜平に配置される。本例で
は鉛直通路が採用」されているが、それはトウに隣りの
炭化炉を下向きにＪＩＤ遇させて最終の巻取リールに行
かせるためである〇しかしながら、加熱されたガスは繊
糸１１にヒ１）つ−Ｃ」：昇しようとする事実のため、
繊糸１１への物′７′Ｉの出（ｊ１出の回避は水平通路
の方が容易であるの−Ｃ９この意味において開示した鉛
的炉はＩＩｉ！（決にさらに困φ１１な問題を提起する
。アセンブリｌＩＯにおいて、繊維は最初全不活性ガス
（窒素）　ｋ　ＩＩノ’ｉ射するーズ１のスハーシャー
（散布）・ロール＋４１の間、そして次に間隔の狭い水
冷管１１２の間を通る。冷窒素ｒ［周囲に対して正の内
圧を維持して流入１１゛ｌに繊１１１トつの回りに空気
および酸素の実Ｊｉｌ的な進入を防ぐ。

入口領域における低ｌ、９度レベルは、アセンプＩＪＩ
ＩＯの水冷管１１２の存在によって保証される。次に繊
維のシートは下部収縮通路１１５（５上方に通り、炉１
９の中心領域Ｉ１１を通り、さらに炉Ｊ：　”ｉ’部（
（隣接する上部収縮通路ｕ５ｆ経て、最上部のシール・
アセンブリ１１８の水冷管ｌ１６そして冷ガススパージ
ャ−・ローラｕ７の間を出る。

炉１つの中心領域ｕ’ｕの下部に繊維のウェブが入る際
に１例えば約Ｉ＋００℃の温度に予め加熱された熱窒素
ガスが水平に配置された一対の平行スパージャ−５０を
介して上向きに炉内へ噴射され＼　る。これらのスパー
ジャ−５０は、炉底部を横に横断して互に近接し、炉を
通過する繊維５２の分配トウの両側に配置される。スパ
ージャ−５０におけるオリフィスの列は熱ガスをトウ５
２の接線方向そしてトウの周囲の炉の回りにはまる内部
金属マツフル５１１に沿って炉中心方向上方へ噴射する
。前述のように、窒素は炭素繊維１ｇ当り１０〜１７７
１の窒素ケ使用して炉１つの内部に噴射される。

炉１９の中心加熱領域１１４はマツフル・エンクロージ
ャ５４（第５図）によって囲まれている。

マツフル５１１の外壁と炉１つの内壁との間には。

簡潔さのために理想的な形で示したニクロム・ノ（ンド
ヒータのような鉛直方向に一定の間隔を保った数個の通
常の電気加熱体６０が配置される。これらの加熱体６０
は、炉１つの内部に噴射された熱窒素と共に、トウ５２
が上方に通る際に炉１９の中間領域における繊維トウ５
２の温度を約６００℃に上昇させる。炉１つは、耐火レ
ンガまたｒｌ、タイルのような絶縁材料製の絶縁外壁６
２（第う図）も備える。

スパージャ−５０からの熱窒素ガスは最初、第２図およ
び第５図に矢印６ｉ６１１で示すようＵこ上方に流れて
、マツフル５１＋の中心内ｆｉｌｓ　’ｄ：通痴）−ノ
ーるトウ５２に接線方向から衝突する。ガス流と共に移
動する被酸化繊維からのオフガス４１ミ成物ｔ：１、−
酸化炭素を含むが、メタンおよびニトリルｌｉ’ｌｊ　
＋）’＋　フルカンおよびアルケン、並びにタールも含
みうろ。

大量の熱窒素ガスはオフガス混合体お、Ｌひタールを上
方へ乱流で広げながら一掃する。十分な＋ｊ’１ｌ１１
１１ｊにおいて流動性の状態にありかつ繊訂１と接ＩＱ
ｌｌ＋シない間に１分解生成物はマツフル５１１の両側
でトつ５２の縁に隣接する一定間隔を保ったボート６５
６６．６７を介して横方向に吐出する。吐出ポート６５
．６６．６７は加熱体６０によって加熱される炉の長さ
と同じ空１即に広がる。従ってトウとガスの両方が熱ガ
スが抽出される領域において高湿であることを保証する
。吐出ポート６５．６６゜６７から、ガスはサイド・マ
ニホルド６８．７０内に移動し、さらに炉９１の底部に
おいて両側に配置４された絶縁マニホルド７１内に入る
。ガスは次に一緒になって１本の絶縁導管７２を流れる
。

オフガスの揮発成分およびタールは次に導管７２を介し
て第１図のアフタバーナ装置３６へ尋かれる。

炭化炉２＋＋において、約ｑｏｏ℃以上の温度での炭化
の同伴生成物は結合して導管７５を経てプレヒータ／ア
フターバーナ２０の反応室に入る。

オフガス生成物を完全に燃焼させるために、空気供給装
＠７６とガス状燃料源７７とは反応室に連結される。プ
レヒータ／アフタバーナ２０の上端において、供給１ｂ
Ｉｂ５からの冷窒素は燃焼生成物が熱交換関係において
通過する熱交換器７８に流入する。前記約１１００℃の
温度に加熱された１１υ導入窒素は、アフタバーナ熱交
換器７ｇから絶縁導管８０を経て熱窒素スパージャ−５
０に供給さＪする。別の源８１から熱交換器７ｇへ後で
供給さノＬる冷窒素の相対的体積の調節は、炉１つに入
る加熱ガスの温度制御を可能にする。

炉１９の中心領域におけるオフガスの実ＪＰＪ的な部分
が上方の頭部ゾーン、最終的にＱＬ十部ノール・アセン
ブリキ８方向へ行って謀計トつ５２に内ｆＪｉ出するの
を抑制および防ぐために、炉１つの上部マツフル５１＋
の上にバッフル”’　２カ設’ｒｊ　ラｔしている（第
５図参照）。絶縁された別のパイプ専管７１は２つの接
合部を使用することによってそれぞれサイド・マニホル
ド６８．７０からオフガス生成物を効果的に除去する。

これらの−上下の接合）１シからガスを排気する相対的
比率の制御は、接合１１１９からの流れが合流する直前
の場所においてグツ１１１内の外部から手で触わること
ができるダンパｇ１１（第２図および第４図）によって
行われる。かくして、所定の＃１１’１度曲線の維持を
助けるために炉１９の上下端部間のガスの排気をバラン
スさせることができる。上および下端部の各々における
収縮された炉伸張部１１１１１５はそれぞれ１分解生成
物が上下のシール・アセンブリ１１８，１１２に到達す
る能力およびそれらの上に凝縮する能力を制限する。ま
た、上伸眼部１１５は、繊維トウ５２が空気中の酸素と
反応しないように炉１９を出る十分前に繊維トウを冷却
するのを助ける。冷却の度合は。

繊維材料からのオフガスが上シール・アセンブリ１１８
に達する前に終わる。従って該シールでのタールの凝縮
を防ぐような程度である。

排気ガスの流れが炉１９の両側間でバランスするように
１両側のサイドダクト７１に弁９２が設けられている。

この調節は、繊維月料の片側または別ｉ１１への高濃度
のガス状タールのために、繊維トウ５２０片側が別個よ
り著しく弱くなる問題を避ケる。オフガスの流れ（流量
）は、り、；）７１内のガスの温度差によってはソ゛′
決まる。従って。

ダンパｇ４と弁９２を使用して調節される。

かくして、第２図〜第４図の鉛直炉１つについて第５図
の温度曲線からグラフ的にわかるように。

制御された温度条件が炉１つの中間領域に必須の動的分
解プロセスを限定する。先に酸化された繊維トウ５２の
温度は、入口領域において最初低く、そこでスパージャ
−１１２からの冷窒素が大気のｊ仔入を防ぐと共に、隣
接する水冷管Ｌｌｌおよび伸張部１１３が炉１９内部か
らの熱的隔ｉ’：Ｉ　ｆ　Ｊに供する。

トウ部分が一旦炉１つに少し入ると、繊維白身の温度は
、スパージャ−５０からそれぞれの４１！ｆｌに７ＩＩ
ｉ１突する熱ガスのために、原理的には最初に迅仲に上
昇する。分解生成物を含むガスはマツフル５）１内を湧
き出る傾向にあるが、」二端のパンフル８２および隣接
する狭い伸張部＋１５によってもたらされる高フローパ
インピーダンスのために自由な鉛直移動は妨害される。

その代り、流れのＩＪ６移動に対する抵抗が極めて小さ
いために、最下部の横吐出ポート６７へ迅速に移動し始
める。従って、第５図にプロットした実際の繊維ｉ’ｉ
’Ｉ：！度ははＶ環境説度から約６００℃に徐々に上昇
しているのが見られる。この領域においては補助ヒータ
６０が」“１コも有効である。加熱された炭素繊維から
の揮発成分およびタールの放出における最大活量は、約
５ｏ。

℃までのＲ囲で生じる、そしてそれは第５図において炉
の下側約×で生じることがわかる。この領域における分
解生成物は、窒素パージガスによってそれぞれ中間およ
び上側の吐出ポート６６．６５方向へさらに一掃される
。約６００〜６２０１：：のヒータの後、トウ５２の温
度はそれが炉１９のトップに近づくにつれ環境に近いレ
ベルに全く急速に低下する。炉内のこの冷却は、熱ガス
の効率的な回収および炉１つの上端に連結された冷却構
造物のために生じる。そして下部ヒータ６ｏに比較して
上部ヒータ６０ｉ作動するのに低ワツト数を使用するこ
とによって促進される。繊維トウが予信１１炭化炉１９
を出て、上伸眼部１１５に入り１次に」ニシール・アセ
ンブリ４ｇに入るとき、その温度は分解温度よりかなり
低い。その上、熱ガスは先に抽出されたから、この冷た
い吐出領域は熱揮発成分およびタールから効果的に隔離
される。そのようなガス状の分解流動成分は迅速に抽出
され。

極めて少ししか冷却されないので、繊維上に集まるまた
は再析出する傾向は最小になる０その結果。

炉１９を出る部分的に炭化されたトウ５２はタールの析
出および欠陥が本質的になく、全体すこｉｌ！１つて実
質的に均一である。

このようにかなシの量の熱不活性ガスの使用は多くの重
要な利点を提供する。１１００℃以上に加熱されること
において、不活性ガスは噴射されたときよりもかなり高
い有効体積をもつ。その上。

衝突するガスは必要な初温度上昇を促進すると共に、結
合する分解生成物における繊維からの移動をさせる。多
分同じ重要さの点において、熱窒素ガスは炉内でのター
ルの凝縮を防ぎ、従ってこｔＬらのタールがトウの上や
特に炉下部における冷却器の端部シール・アセンブリ」
二に滴下するのを防ぐ。特定の範囲における引伸しと組
み合わされた別の予［１ｉｉｉ炭化は、後続の炭化の完
了に対して繊Ｘ■を最も有利な方法で予め所望の状態に
調整する。

予備炭化で安定化された多フィラメント−トウ５２は次
に、上から下向きに炭下炉２１１に入る前に第１図およ
び第２図に明示するように第２の張力付加スタンド２６
へ導かれる。予備炭化されたトウ５２が炭化炉２１１′
ｆｆ：下向きに通過する際に。

トウは最初に繊維の温度を約ｇ５♂〜９００℃の間に上
昇させる初ゾーンに遭遇する。第２または中間ゾーンは
繊維の温度を約１１００℃まで上昇させる。その後トウ
は最下部の第５のゾーン（該ゾーンは繊維〕７！＋１一
度を約１２ｏｏ０〜１２５０℃の間の最高温度に上昇さ
せる）を通過する。前記のように、最終温度レベルは繊
維に必要な引張りおよびモジュラス特注によって決まる
。炭化炉２１＋は従来の形式のものであって、連続する
ゾーンは黒鉛サセプタのような適当な従来の電気素子に
よって加熱されるが、これとは別に誘導または抵抗素子
も使用することができる。

炭化炉２１１を通過中、繊維は第２の張力付加スタンド
２６と第５の張力付加スタンド５．０との間の速度差に
よって予め決めた量以上の収縮が抑制される。加熱そし
て安定化された繊維の収縮は。

予（ｉｉｉｔ炭化炉１９を出る予備炭化または安定化さ
れた繊維の長さに比べて一２５％〜−５０％（負の引伸
し）の範囲に限定される。

炭化炉２１１における繊維トウ５２の滞留１１°」間（
・τ［約４〜１０分の範囲にすることができる。炭化炉
２１１を出る被炭化繊維は最後の張力付加スタンド３０
から巻取リール５５に送られる。

本発明の方法に従って処理さ１また炭素繊Ａ：ｆｌ　ｉ
ｔ　。

特に前述の条件下での予備炭化処理の結果として。

タールの析出が全くなく、高引張強さ、低熱伝２ｎ率、
および極めて高い電気抵抗を有し、かつ１ｑ・水性であ
る。予備炭化ゾーンにおける確認できるかなりの引伸し
は、炭化ゾーンにおける収し）、の抑ｉｌｉ！１と共に
、最初の最も重要な分解ゾーンにおいて熱ガスの加熱が
あるときに物理的性り′１に最大の利益をもたらす。予
備炭化ゾーンにおける繊♀ｎ；　＆（ｉタールが分散ま
たは析出しないので、酸化、ｆ（Ｉｉ°１゛１炭化およ
び炭化ゾーンを含む全ての処」１！〕゛−ンに渡って繊
維の線速度を増すことができる。本発明の方法の別め利
点は、実質的に少ない操業停止と井に長い連続操業がで
きること、および優れた物理的性質をもった炭素繊維１
例えば１１２１１３０　Ｋｇ／ｃｒＩ以上の引張強さと
破断歪Ｌ５％以上を有する炭素繊維を製造することを含
む。また１本法は５０　ｍｓｉ以下のモジュラスを有し
特殊な航空宇宙産業用の低熱伝導率および低電気伝導率
を有する優れた低モジユラス炭素繊維の製造を可能にす
ると共に。

これまでよりも低い最終温度において５５　ｍｓｉ以上
の高モジュラス繊維を製造することもできる。

次は本発明の実施例を示す〇 三菱のポリアクリロニトリルの端末６００を有する６　
Ｋ　（’　６０００のフィラメント）の端末５００を使
用して、そのト１１つの温度段階２５５゜２１１５．２
１１６および２１４７℃を有する酸化炉にそれぞれ通し
、同時にそれらの繊維は初長さに対して約１２％引伸さ
れた。トウは約α９４ｍ／分の速度で酸化炉を通された
。そして繊維４約Ｌ５７なる酸化密度に酸化された。酸
化炉における滞留時間は約８０分であった。

得られた被酸化繊維トウは次に、繊維を約１１００゜〜
６００℃の範囲内の温度に加熱し、繊ｆ＋ｌｌｏ。

℃の温度に加熱する熱窒素ガスを衝突させながら予備炭
化炉に通した。窒素の流量は炭素繊組１ｇ当り窒素１３
Ａ’であった。予備炭化炉内への窒素の所望流量は予備
炭化炉の各底部スパージャ−に対して５５０５ｃｆｈに
相当した。予備炭化炉を通過中に、トウは前記物質繊維
の初長に対して約門％引き伸された。予備炭化炉におけ
るトウの滞留時間は約７分であった。

予め加熱された予備炭化されたトウは次に、約８００〜
９００℃の温度の第１ゾーンと、約１１００℃までの第
２ゾーンと、約１２０♂〜１２５０℃までの第５ゾーン
を有する炭化炉に通し、同１１′ｉにトウの収縮を約−
４，５％に維持しながら変化炉で炭化された。

得られた炭素繊維のトウは約ＩＩ　０２８０　Ｋｇ／ｃ
ｌの高引張強さと約２１＋６０５００Ｋｇ／ｃｍのモジ
ュラス（弾性率）を有した。

実　施　例　■ 端末６００を有する５にポリアクリロニトリルのトウを
使用して、該前駆物質繊維は実質的に実施例Ｉの条件で
酸化、予備炭化および炭化された。

その予［１ｉｆｉ炭化は約５０８ｃｍの長さを有する予
備炭化炉で行った。

第５図に示すように、炉の２００ｉｎ（５０８ｃ１ｎ）
に渡って、温度は最初の１Ｏｉｎ（２５Ｃｒｎ）以上が
環境ｌ晶度にあり１次に約６０ｉｎ（１５２ｃ７ｎ）ま
ではｙ直線的に上昇し、約１１２０〜１１８０℃のとき
に、丸味をもったトップ部を形成し８０ｉｎ（２０３Ｃ
１ｎ）で約５８０℃となり、１００ｉｎ（２５１１ｃＩ
ｎ）で約６００℃のピーク、そして１１１０ｉｎ　（３
５６Ｃｒｎ）で約５５０℃の値に低下し、約１９０ｉｎ
　（＋＋８３ｍ）まで温度ははｙ直線的に低下する（そ
こでの？！１λ度は約１００℃）、そして出口で数度以
下に安定化する。

予備炭化炉からの排気ガスは９７．１％Ｎ２および２９
％全オフガスと測定された。ガス分析はこのＯ，１２２
％がガスであり、その大部分が一酸化炭素、実質的にこ
ん跡量のアクリロニトリル、シアン化物およびヒドロシ
アン酸のガスであった。

従って、タールおよび他の成分はオフガス生成物の２．
７８％を構成すると結論された。

熱窒素パージガスの量を炭素繊維１ｇ当りｌＯｌ以下、
７．２１／！ｌの割合に下げたことを除いて。

実施例■の方法が実施された。得られた炭素繊維はター
ルの局部的析出があった。そしてその引張強さは約５０
２９０　Ｋｇ／ｃｆｌとかなり低下した。

実　施　例　■ 住友の１２にポリアクリロニトリル・トウを使用して、
トウに（ａ）実施例工と類似の工程を採用するが予備炭
化をしない酸化と炭化、（ｂ）実施例■の通シであるが
予備炭化中に熱窒素バ′−ジガスを使用しない酸化、予
備炭化および炭化、および（Ｃ）実施例Ｉのように予備
炭化炉に熱窒素を使用する予備炭化を採用する実施例Ｉ
の工程を与えた。

予備炭化を行わず前記（ａ）方法に従って、トータルで
０９　ｒｎｅｌのフィラメントで実施、その運転を１２
〜２４時間毎に停止して、炉シール部および排気装置に
おけるタールおよびすすを掃除した。

前記（ｃ）の方法に従って熱窒素ガスを用い予備炭化で
トータル３．０　ｍｅｇのフィラメントで実施、その運
転時間の最大日数は掃除の前に前駆物質繊維を使用した
ので決定されなかった。これは生産性を高めると共に廃
棄物を著しく少なくした。

方法（ａ）、（ｂ）および（Ｃ）によって製造された繊
維の最大引張強さは次の通９であった： 第　１　表 （ａ）　予備炭化なし　５５ｇｇ＋番 （ｂ）　熱Ｎ２’ｔ’使用しない予備炭化　５７５９９
（Ｃ）　熱Ｎ２使用の予備炭化　１１０１１２２第１表
から１本発明の方法（Ｃ）に従って製造された炭素繊維
の最大引張強さは本発明の予備炭化の特徴および条件を
利用しない方法（ａ）および（ｂ）の場合よりもかなり
高いことがわかる。

３にの三菱ポリアクリロニトリル・トウを使用し、酸化
、予備炭化および炭化処理によって炭素繊維を製造した
。その酸化および炭化は実施例Ｉと実質的に同じ条件で
行った。そして酸化されたトウは第２図〜第４図に示し
た形式の予備炭化炉において下記の第■表に示す処理条
件で予備炭化された。

前駆物質　三菱 フィラメント数　３に 端末数　５９９ フイラメント総数　１，８００，０００予備炭化炉 温度： ゾーン１　１１００℃ ゾーンＩｆ　６１１０℃ ゾーン■　６００℃ 東底部スパージャ−のＮ２渦度　１１３（１：西底部ス
パージャー〇Ｎ２調度　１１１９℃東底部スパージャー
のＮ２流量　５５０西底部スパージャーのＮ２流量　５
５０５ＣＦＨトツプ・シールのＮ２流量　１１００５Ｃ
ＦＨ東底部シールのＮ２流量　７００５ＣＦＨ西底部シ
ールのＮ２流量　７００５ＣＦＨ炉への全Ｎ２流量　１
１１５０．５ＣＦＨ出ロシールの圧力　０．０９５　Ｉ
ｎ−Ｈｚ　Ｏ人ロマッフルの圧力　０．１　Ｉｎ、Ｈｚ
　０出ロマツフルの圧力　０．０　Ｉｎ、Ｈｚ　０希釈
係数　１５．１７ 」＝記表における記号「５ＣＦＨ」は標準立方フィート
／時間と意味し１立方フィート／時間は２ｇ、５２１７
時間に相当する。そして希釈係数は炭素繊維１ｇ当りの
熱窒素の！数である。

ト、効果 以上の説明から１本発明は、酸化炉、予備炭化炉および
炭化炉を使用して、被酸化、被安定化繊維の予備炭化を
ある温度条件下、特に約１１００℃の温度で熱窒素パー
ジを使用し、炭素繊維１ｇ当シ約１０−１７４’の窒素
を用い、繊維を約５％〜２０％引伸しながら行なうこと
によって、高引張強さおよびタールの局部的析出のない
ことを含む優れた性質を有する炭素繊維をポリアクリロ
ニトリルのような前駆物質繊維から製造する新規の方法
を提供することがわかる。予Ｖ＋ｉｉ炭化処理は」）に
。

予備炭化炉における繊維から揮発性生成物の上１゛〜１
へを除去し、Ｊ：り低温で繊維の酸素金柑を減じ、後続
の炭化を改善させ、よシ効果的な低を晶て繊糸１１の引
伸しをさせて物理的性質全改善し、そして１１１１記条
件下で熱窒素パージガス全利用すること１７１１ｍよっ
て生産速度および効率を高め、　１句ＩＬ’ｊにｆ＆　
賄へのタールの析出を減少させて繊維の引張強さを改善
する働きをする。

底部のガスシール・アセンブリｌｌＯのイ」効な配置を
第６図に示す。トップシール・アセンブリはこれと実質
的に同一であるが、管とスパージャ−の位置が逆になっ
ている。対のガス・噴射スパージャ−Ｉｌｌと対の水冷
管１１２は共に、アセンブリｌＩＯのハウジング構造物
内に装着されたローラ軸受９５内を回転する中空シャツ
）９１１に偏心的に取り付けられる。可とう性ガス供給
管路９８はスパージャ−ｉ＋ｉの入口側に連結されるが
、可とり性の入口および出口水管路９９．１００は水冷
管１１２の異なる端部に連結される。可とり性管路９９
，１００は共同するスパージャ−および管の回転角（例
えば、９０）’に適当にさせて繊維トウ５２の一対の入
口のニレメントラ分ける。スパージャ−１１１の各々は
、スパージャ−１１１が回転して互に最近接するときに
片側に沿ってトウ５２に隣接して配置される縦スリツト
１０２’ｉ含む。スパージャ−内の内プリナム１０１１
はスリット１０２の長さに沿ってガスの均一分布を提供
する。アセンブリＩＩＯの一端において、中空シャツ）
９１１に装着された相互連結の歯車１０６，１０ｇは、
モータ１１２によって回転される駆動歯車１１０によっ
てスパージャ−１１および管１１２の開閉位置間を回転
される。機械装置に対する正確な開閉位置ヲ決め。

いずれかの方向に過移動の可能性ヲ避けるために。

アセンブリ４０にリミット・スイッチ（図示」」・−Ｊ
ｏ）ｔモータ１１２との回路に設けることができる。

第６図に示す位置において、スパージャ−１１１および
管１１２はトウ５２に対し作動関係にあつ−Ｃ１対向す
る対間の十分な空間がトウ５２だけを通ず。

シャフト９１１が一対の各要素を分離するために９０゜
回転されるとき、トウ５２を通すための適当な空間がで
きる。同様の歯車（第６図には見えない）が各列のスパ
ージャ−１ｌｌお工び管１１２を繊＃（Ｉ＋　）つ５２
の方向またはトウから離れる方向に回臥させるために使
用されている。

この配置は、大気に対して炉１９およびマツフル５１１
内の正圧を保証し、従って燃焼をもたらず酸素の導入を
防ぐ。冷窒素および冷却水は内部の炉温度レベルに実質
的な熱障壁を提供し、従って第５図の望ましい温度勾配
の維持に役立つ。

本発明の種々の変化および改良が考えられ１発明の概念
から逸脱することなく当業者によって容易にできるから
１本発明は特許請求の範囲によって限定されるものを除
いて限定されない０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による炭素繊維の製造法の一実施態様の
フローシート、第２図は本発明法に従った予備炭化炉お
よび炭化炉系の斜視図、第５図は予備炭化炉の横断面図
、第４図は予備炭化炉の剪断面図、第５図は予備炭化炉
を通過する被安定化ポリアクリロニトリル繊維の遭遇す
るＷ：ｌＸ度変化の温度輪郭、そして第６図は第２図〜
第ｎ図の炉に使用される端部シール装置の部分斜視図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　高温の酸化雰囲気中で炭素を含有する前駆物質繊維
   を引伸しながら酸化する工程と、前記酸化された繊維を
   さらに加熱して揮発性成分およびタールを除去し、同時
   に該繊維を引伸しながら前記酸化された繊維を予備炭化
   する工程と、前記予備炭化された繊維を約ｇｏ。 ℃以上の温度でさらに加熱し、該繊維の収縮を制限しな
   がら炭化する工程からなり、炭素を含有する前駆物質繊
   維を処理して高引張強さ、低熱伝導率の炭素繊維を製造
   する方法において、 前記酸化された繊維を不活性雰囲気下、約６００℃まで
   の範囲内の温度において加熱ゾーン内で予備炭化し、約
   ｌｌ００℃以上の温度において加熱された不活性ガスを
   前記加熱ゾーンより前の位置で繊維に当てること；およ
   同時に、繊維を前記酸化された繊維の長さに比較して約
   ５％〜２０％引伸すことからなることを特徴とする前記
   炭素繊維を製造する方法。 ２、前記前駆物質繊維を酸化する工程は、酸化条件下で
   約２２０°〜５００℃の範囲内の１品度で繊維をその初
   長さに対して１０％〜１５％の範囲内で引伸しながら、
   加熱、安定化した繊維を提供することからなシ；前記酸
   化された繊維を予備炭化する工程は、少なくとも約１１
   ００℃の温度で加熱された不活性ガスを繊維の単位ダラ
   ム当り約１０〜１７１の流量で繊維に送りながら、安定
   化された繊＆ｌｆｌ　ｆ約５５０〜６２０℃の範囲内の
   温度で加熱することからなり；しかる後に、さらにｒａ
   ｉｌ　ｉｆｄ加熱。 安定化し予備炭化した繊維を約８００°〜１２５０℃の
   範囲内の温度において収縮を約−２５％〜−５０％の範
   囲に制限しながら、該ｆｆｌ糾に炭化する工程からなる
   ことを特徴とする肪、ａ／＋請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ラ　予め酸化した移動する繊維に沿って、該繊維と同軸
   の軸の回りに配置された主加熱用囲いと； 前記軸に沿って繊維を前記加熱用囲いに供給通過させる
   手段と； 繊維の移動する長さに沿った前記加熱用囲いの下部にお
   いて繊維に隣接して配置された被加熱不活性ガス供給手
   段からなり、かつ前記加熱不活性ガスを繊維に沿って向
   けて繊維と接触させる手段を含む第１の繊維加熱手段と
   ； 前記軸に沿って配置され、前記加熱用囲い内で繊維の？
   ！１Ａ度を前記熱不活性ガスの温度以上に高くする第２
   の繊維加熱手段と； 前記加熱用囲いの内部空間に通じ、前記加熱用囲いの中
   間領域において繊維との接触からのオフガス生成物およ
   びガスを回収するガス排気手段と。 ６１１記加熱用囲いの両端に配置されて、外部空気の前
   記加熱用囲い内への流入を実質的に遮断するシール手段
   からなることを特徴とすや、よシ効率的にかつ信頼でき
   る後続の炭化をさせるべく予め酸化した繊維を部分的に
   炭化する炉装置。 ４、　前記加熱用囲いは炉装置の囲まれた絶縁本体部か
   らなり、前記繊維供給手段は前記繊糸（１を前記本体部
   の内部を実質的に中心、上方に進行させる手段からなり
   、前記シール手段は前記本体部の下端からその外側へ一
   定の間隔を保った第１のガスシールと、前記本体部の上
   端からその外側へ一定の間隔を保った第２のガスシール
   とを含み、前記主加熱用囲いは前記ガスシールの各々の
   問かつ前記本体Ｆｉｌｊ内の前記進行通路に沿って繊維
   の回りに配置ｉ’＋された囲い手段からなり、前記熱不
   活訃ガスを向ける手段および前記ガス４Ｊｌ気手段ｔ、
   ［共ｅこ。 前記本体部の下端内に配置１′１され、−７５不活性ガ
   スを前記本体部内に上方に向け、　ｒ３ｉｌ記繊將に衝
   突させそして前記繊組がらオフガス生成物を一掃させる
   ガス・スパージャ一手段からなり、前記第２の繊維加熱
   手段は前記本体部の内部を加熱する手段からなり、そし
   て前記ガス排気手段は前記本体部の内壁に隣接し該本体
   部の上下端の中間に配置され前記囲い手段の内部に通じ
   るカス出口ポートと、該出口ボートに通じて前記本体部
   の内壁に隣接するガス排出ダクト手段とからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の炉装置。