JPS6257925A - Method and apparatus for producing carbonized fiber - Google Patents
Method and apparatus for producing carbonized fiberInfo
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- JPS6257925A JPS6257925A JP19607785A JP19607785A JPS6257925A JP S6257925 A JPS6257925 A JP S6257925A JP 19607785 A JP19607785 A JP 19607785A JP 19607785 A JP19607785 A JP 19607785A JP S6257925 A JPS6257925 A JP S6257925A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は炭化繊維の製造方法および装置に関し、さら
に詳しくは、光エネルギーを利用して炭化繊維を製造す
る方法および装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for producing carbonized fibers, and more particularly to a method and apparatus for producing carbonized fibers using light energy.
従来の技術
たとえば、炭素繊維は、ポリアクリロニトリル繊維など
の原料繊維を酸化性雰囲気下で加熱して耐炎化し、次い
でこれを非酸化性雰囲気下で加熱して炭素化することに
よって製造する。このようにして製造した炭素繊維を不
活性雰囲気下でさらに高温で加熱して黒鉛化し、炭素繊
維よりも一段と弾性率の高い黒鉛繊維を得ることも行わ
れている。しかして、上記炭素化や黒鉛化には、通常、
抵抗加熱炉や誘導加熱炉を使用している。プラズマ加熱
炉やアーク加熱炉を使用することもある。BACKGROUND OF THE INVENTION For example, carbon fibers are manufactured by heating raw material fibers such as polyacrylonitrile fibers in an oxidizing atmosphere to make them flame resistant, and then heating them in a non-oxidizing atmosphere to carbonize them. Carbon fibers produced in this way are further heated at high temperatures in an inert atmosphere to graphitize them, thereby obtaining graphite fibers having a much higher modulus of elasticity than carbon fibers. However, the above carbonization and graphitization usually involve
A resistance heating furnace or an induction heating furnace is used. Plasma heating furnaces and arc heating furnaces may also be used.
しかしながら、これらの加熱炉を使用したものは、いず
れも、大容量の電源が必要であったり、水冷装置などの
冷却手段が必要でおったり、また温度制御がやっかいで
必るなどの欠点がある。However, all of these heating furnaces have disadvantages, such as requiring a large-capacity power source, cooling means such as a water cooling device, and the need for troublesome temperature control. .
一方、特開昭54−15682j号公報には、太陽エネ
ルギーを利用した黒鉛繊維の製造装置が記載されている
。この装置は、追尾装置を備えた平面鏡で太陽光を受け
、これを放物面鏡で集束して炭素繊維にその繊維軸と直
交する面内においてただ一方向のみから照射し、その炭
素繊維を加熱して黒鉛化するようにしたものでおる。太
陽エネルギーに代えて光学エネルギーの使用が可能であ
るとの記載もある。この装置は、太陽光を利用した場合
は特別の熱源を必要としない。しかしながら、太陽光は
そのエネルギーが天候などに大きく左右されるので、補
助熱源や蓄熱装置が必要になってくる。また、高価な追
尾装置を必要とする。On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 54-15682j describes an apparatus for producing graphite fibers using solar energy. This device receives sunlight with a plane mirror equipped with a tracking device, focuses it with a parabolic mirror, and irradiates the carbon fiber from only one direction in a plane perpendicular to the fiber axis. It is made of a material that is heated to graphitize it. There is also a description that optical energy can be used instead of solar energy. This device does not require a special heat source if it uses sunlight. However, since the energy of sunlight is greatly affected by weather and other factors, an auxiliary heat source and heat storage device are required. It also requires an expensive tracking device.
さらに、温度制御がほとんど不可能でおる。光学エネル
ギーを使用する場合には上述したような問題はないもの
の、放物面鏡に対して光を平行に入射せしめるための大
がかりな光学系が必要になってくる。これらにも増して
問題なのは、上記従来の装置は、太陽エネルギーを利用
するか光学エネルギーを利用するかにかかわらず、炭素
繊維に対してその繊維軸と直交する面内においてただ一
方向のみから光を照射するので、光が照射された側とそ
うでない反対側とでは温度に大差ができ、炭素繊維の加
熱が均一に行われないことでおる。この加熱むらは、炭
素繊維はストランド(繊維束)の形態をしているのが普
通であり、したがって各単糸間には熱絶縁性の高い気体
の層が存在するので相当大きく、決して無視し1qない
。そのため、得られた黒鉛繊維にはその横断面方向にお
いて特性に著しいむらがある。Furthermore, temperature control is almost impossible. Although the above-mentioned problems do not arise when optical energy is used, a large-scale optical system is required to make the light parallel to the parabolic mirror. What is even more problematic is that the above-mentioned conventional devices, regardless of whether solar energy or optical energy is used, do not allow light to be applied to carbon fibers from only one direction in a plane orthogonal to the fiber axis. Since the carbon fibers are irradiated with light, there is a large temperature difference between the side that is irradiated with light and the opposite side that is not irradiated with light, and the carbon fibers are not heated uniformly. This heating unevenness is quite large because carbon fibers are usually in the form of strands (fiber bundles), and therefore there is a layer of gas with high heat insulation between each yarn, so it should never be ignored. Not 1q. Therefore, the obtained graphite fiber has significant unevenness in properties in its cross-sectional direction.
発明が解決しようとする問題点
この発明の目的は、従来の技術の上記欠点を解決し、光
エネルギーを効率よく利用することができるばかりか、
横断面方向における特性むらの少ない炭化繊維を製造す
ることができる方法および装置を提供するにある。Problems to be Solved by the Invention It is an object of the present invention to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and to not only make it possible to utilize light energy efficiently, but also to
An object of the present invention is to provide a method and apparatus capable of producing carbonized fibers with less unevenness in properties in the cross-sectional direction.
肌回塩i簾込工盃亙叉9」退
上記目的を達成するために、この発明においては、非酸
化性雰囲気下で原料繊維に光エネルギーを集束してその
原料繊維を加熱し、灰化するに際し、前記光エネルギー
の集束を、前記原料繊維の繊維軸と直交する面内におい
て全方向から行なうことを特徴とする炭化繊維の製造方
法が提供される。また、この発明においては、上記方法
を実施する装置として、透光性材料からなり、かつ原料
繊維導入口および炭化繊維導出口を備えた反応管と、前
記導入口側に設けた原料繊維供給手段と、前記導出口側
に設けた炭化繊維巻取手段と、前記反応管の周りに設け
た楕円面鏡と、前記楕円面鏡に収容した光源とを有し、
かつ前記光源を、前記楕円面鏡で反射された光が、前記
反応管の芯軸上に、かつその芯軸と直交する面内におい
て全方向から集まる位置に配置していることを特徴とす
る炭化繊維の製造装置が提供される。In order to achieve the above object, this invention focuses light energy on the raw material fibers in a non-oxidizing atmosphere to heat the raw fibers and ash the raw fibers. There is provided a method for producing carbonized fibers, characterized in that the light energy is focused from all directions in a plane orthogonal to the fiber axis of the raw material fibers. Further, in the present invention, as an apparatus for implementing the above method, a reaction tube made of a translucent material and equipped with a raw material fiber inlet and a carbonized fiber outlet, and a raw material fiber supply means provided on the side of the inlet. and a carbonized fiber winding means provided on the outlet side, an ellipsoidal mirror provided around the reaction tube, and a light source housed in the ellipsoidal mirror,
and the light source is arranged at a position where light reflected by the ellipsoidal mirror gathers from all directions on the core axis of the reaction tube and in a plane perpendicular to the core axis. An apparatus for producing carbonized fiber is provided.
この発明において炭化繊維とは、炭素繊維または黒鉛繊
維をいう。In this invention, carbonized fiber refers to carbon fiber or graphite fiber.
この発明において原料繊維とは、炭化繊維として炭素繊
維を製造する場合にあっては、ポリアクリロニトリル繊
維、再生セルローズ繊維、フェノール系繊維、ピッチ系
繊維などの有機重合体繊維を酸化性雰囲気下で加熱する
ことによって得られた耐炎化繊維をいう。また、炭化繊
維として黒鉛繊維を製造する場合にあっては、上記炭素
繊維をいう。これら原料繊維、耐炎化繊維、炭素繊維お
よび黒鉛繊維は、通常、いずれもスi〜ランドの形態を
している。In the present invention, raw material fibers refer to organic polymer fibers such as polyacrylonitrile fibers, recycled cellulose fibers, phenolic fibers, and pitch fibers heated in an oxidizing atmosphere when producing carbon fibers as carbonized fibers. refers to flame-resistant fibers obtained by Furthermore, in the case of producing graphite fibers as carbonized fibers, it refers to the above-mentioned carbon fibers. These raw material fibers, flame-resistant fibers, carbon fibers, and graphite fibers are usually all in the form of i-land.
作用
この発明においては、原料繊維供給手段から原料繊維を
引き出し、それを原料繊維導入口を経て反応管にその芯
軸上において通し、さらに炭化繊維導出口を経て炭化繊
維巻取手段に通す。反応管内は非酸化性雰囲気に保って
おく。In this invention, the raw material fiber is drawn out from the raw material fiber supply means, passed through the raw material fiber inlet into the reaction tube on its core axis, and then passed through the carbonized fiber winding means through the carbonized fiber outlet. The inside of the reaction tube is maintained in a non-oxidizing atmosphere.
、次に、原料繊維供給手段および炭化繊維巻取手段を運
転し、反応管内において原料繊維を連続的に走行させる
。かかる状態で光源を点灯し、その光を楕円面鏡で反射
させ、走行中の原料繊維上に集束する。この集束による
光エネルギーによって原料繊維が加熱されるのでおるが
、光源を、楕円面鏡で反射された光が、反応管の芯軸上
に、かつその芯軸と直交する面内において全方向から集
まる位置に配置していることから、原料繊維はその繊維
軸と直交する面内において全方向から均一に加熱され、
原料繊維が耐炎化繊維である場合には炭素繊維が得られ
、炭素繊維である場合には黒鉛繊維が得られる。Next, the raw material fiber supply means and the carbonized fiber winding means are operated to cause the raw material fiber to travel continuously within the reaction tube. In this state, a light source is turned on, and the light is reflected by an ellipsoidal mirror and focused onto the running raw material fiber. This focused light energy heats the raw material fibers, but the light reflected by the ellipsoidal mirror hits the light source from all directions on the core axis of the reaction tube and in a plane orthogonal to the core axis. Because they are arranged in a location where they gather, the raw material fibers are heated uniformly from all directions in a plane perpendicular to the fiber axis.
When the raw material fiber is flame-resistant fiber, carbon fiber is obtained, and when it is carbon fiber, graphite fiber is obtained.
実施態様
この発明をその一実施態様に基いてざらに詳細に説明す
るに、第1図において、反応管1は石英ガラス、セラミ
ックスなどの、耐熱性があり、かつ透光性を有する材料
からなり、全体として円筒状をしていて、その端部芯軸
上には原料繊維導入口2および炭化繊維導出口3が設け
られ、またその近傍にはガスの導入口4および導出口5
が設けられている。Embodiment To explain this invention in detail based on one embodiment, in FIG. 1, a reaction tube 1 is made of a heat-resistant and translucent material such as quartz glass or ceramics. , has a cylindrical shape as a whole, and a raw material fiber inlet 2 and a carbonized fiber outlet 3 are provided on the core axis at the end, and a gas inlet 4 and a gas outlet 5 are provided in the vicinity thereof.
is provided.
上記導入口2側には、回転ガイド6と、原料繊維Yのパ
ッケージ7を支持するための手段を有する原料繊維供給
手段8が設けられている。パッケージ支持手段は、繊維
産業において通常使用されているものでよい。なかでも
、原料繊維Yを一定の張力で送り出すことができるブレ
ーキ機構付のものでおるのが好ましい。また、上記導出
口3側には、炭化繊維Cを巻き取るための手段9が設け
られている。この炭化繊維巻取手段9は、回転ガイド1
0、巻取ボビン11を有し、巻取ボビン11を減速機1
2を介してモータ13で駆動するようにしている。巻取
ボビン11の駆動速度は、その上に形成される炭化繊維
Cの巻量に応じて徐々に減らしてやる必要があるので、
モータ13に速度コントローラ14を接続し、巻径に応
じてモータ13の回転速度を徐々に減速して炭化繊維C
のパッケージ18の周速度がいつも一定になるようにし
ている。このような、いわゆる巻取制御機構もまた、周
知のものであってよい。On the introduction port 2 side, a raw fiber supply means 8 having a rotation guide 6 and means for supporting a package 7 of raw fiber Y is provided. The package support means may be those commonly used in the textile industry. Among these, it is preferable to use one with a brake mechanism that can send out the raw material fiber Y with a constant tension. Moreover, means 9 for winding up the carbonized fiber C is provided on the outlet port 3 side. This carbonized fiber winding means 9 includes a rotary guide 1
0, has a winding bobbin 11, and the winding bobbin 11 is connected to the reducer 1
2 and is driven by a motor 13. The driving speed of the winding bobbin 11 needs to be gradually reduced according to the amount of winding of the carbonized fiber C formed thereon.
A speed controller 14 is connected to the motor 13, and the rotational speed of the motor 13 is gradually reduced according to the winding diameter to reduce the carbonized fiber C.
The peripheral speed of the package 18 is always kept constant. Such so-called winding control mechanisms may also be well known.
上記反応管1には、その周りに回転楕円面鏡15が設け
られている。この回転楕円面鏡15は2つに割ることが
できるが、組み立てられた状態では楕円球を構成する。A spheroidal mirror 15 is provided around the reaction tube 1. This spheroidal mirror 15 can be divided into two parts, but when assembled, it forms an ellipsoid.
また、回転楕円面鏡15には、電ff116に接続され
た点光源17が収容されている。しかして、この点光源
17は、それから出射した光が回転楕円面鏡15によっ
て図示するように反射され、反応管1の芯軸上に、かつ
その芯軸と直交する面内において全方向から、またその
他のほとんど全部の方向からも集まる位置に配置されて
いる。点光源としては、ハロゲンランプ、クビノンラン
プ、赤外線ランプ、炭酸ガスレーザーなど、主として可
視領域や赤外領域において連続または不連続なスペクト
ルをもつものを使用する。しかして、点光源は、原料繊
維の種類に応じて、その原料繊維が吸収のピークを示す
波長を含むものを選択、使用するのが好ましい。Further, the spheroidal mirror 15 houses a point light source 17 connected to the electric FF 116. Thus, the light emitted from this point light source 17 is reflected by the spheroidal mirror 15 as shown in the figure, and from all directions on the core axis of the reaction tube 1 and in a plane orthogonal to the core axis. It is also located in a location where it can be seen from almost all other directions. As a point light source, one having a continuous or discontinuous spectrum mainly in the visible region or infrared region is used, such as a halogen lamp, a cubenone lamp, an infrared lamp, or a carbon dioxide laser. Therefore, it is preferable to select and use a point light source that includes a wavelength at which the raw fiber exhibits an absorption peak, depending on the type of raw fiber.
上記において、雰囲気ガスのシール性を向上させるため
に、ガスの導入口4および導出口5は、第2図に示すよ
うに、反応管1にそれぞれシール部材19.20を介し
て結合したチャンバー21.22に設けることもできる
。この場合、第1図に示した原料繊維供給手段8はチャ
ンバー21内に収容する。同様に、炭化繊維巻取手段9
は速度コントローラ14を除いてチャンバー22内に収
容する。In the above, in order to improve the sealing performance of the atmospheric gas, the gas inlet 4 and the gas outlet 5 are connected to a chamber 21 connected to the reaction tube 1 via seal members 19 and 20, respectively, as shown in FIG. .22 can also be provided. In this case, the raw material fiber supply means 8 shown in FIG. 1 is accommodated in the chamber 21. Similarly, carbonized fiber winding means 9
are accommodated in the chamber 22 except for the speed controller 14.
第3図は、雰囲気ガスのシール性を一層向上させるため
に、上記第2図に示した装置における炭化繊維巻取手段
の巻取ボビン11の駆動を、磁石23.24を介してチ
ャンバー22の外部から行えるようにしたもので必る。FIG. 3 shows that in order to further improve the sealing performance of the atmospheric gas, the winding bobbin 11 of the carbonized fiber winding means in the apparatus shown in FIG. This is necessary if it can be done from outside.
この場合、vj1石23と巻取ボビン11との間の駆動
軸にクラッチを介在させるとよい。In this case, a clutch may be interposed on the drive shaft between the vj1 stone 23 and the winding bobbin 11.
第1図〜第3図に示した装置において、原料繊維供給手
段を炭化繊維巻取手段と同様のものとして構成すること
もできる。In the apparatus shown in FIGS. 1 to 3, the raw material fiber supply means may be configured to be similar to the carbonized fiber winding means.
楕円面鏡としては、上述したような回転楕円面鏡のみな
らず、第4図に示すような、反射面が単なる楕円面でお
る楕円面鏡25を使用することもできる。この場合は、
点光源に代えて長尺光源26の使用が可能になり、原料
繊維Yの加熱をその繊維軸方向において楕円面鏡25お
よび長尺光源26の長さに応じた範囲で行うことができ
るようになる。ただし、1個の楕円面鏡25を原料繊維
Yの片側に配置したのでは光が直接光る部分とそうでな
い部分とができるので、このような楕円面鏡25を使用
する場合には、第5図に示すように複数個(この例では
4個)を原料繊維の周りに等配し、原料繊維の繊維軸と
直交する面内において多方向から同時に光が照射される
ようにする。この第4図に示す装置では、反応管1の芯
軸上に、耐熱性をもち、かつ赤外線の吸収特性の優れた
材料、たとえば黒鉛からなる均熱管27を配置している
。もちろん、第1図や第2図に示したような装置におい
ても同様に均熱管を使用することができる。As the ellipsoidal mirror, not only the spheroidal ellipsoidal mirror as described above but also an ellipsoidal mirror 25 whose reflecting surface is a simple ellipsoidal surface as shown in FIG. 4 can be used. in this case,
The elongated light source 26 can be used instead of a point light source, and the raw material fiber Y can be heated in the fiber axis direction in a range corresponding to the lengths of the ellipsoidal mirror 25 and the elongated light source 26. Become. However, if one elliptical mirror 25 is placed on one side of the raw fiber Y, there will be parts where the light shines directly and parts where it does not, so when using such an ellipsoidal mirror 25, the fifth As shown in the figure, a plurality of light beams (four in this example) are equally distributed around the raw fiber so that light is irradiated from multiple directions simultaneously in a plane orthogonal to the fiber axis of the raw fiber. In the apparatus shown in FIG. 4, a heat soaking tube 27 made of a material having heat resistance and excellent infrared absorption characteristics, such as graphite, is disposed on the core axis of the reaction tube 1. Of course, the equalizing tube can also be used in the apparatus shown in FIGS. 1 and 2.
第1図に示した装置の作用を炭素繊維を製造する場合に
ついて説明する。この場合には、原料繊NYとして耐炎
化繊維を使用し、その耐炎化繊維を加熱して炭化し、炭
素繊維を得ることになる。The operation of the apparatus shown in FIG. 1 will be explained in the case of producing carbon fibers. In this case, flame-resistant fibers are used as the raw material fiber NY, and the flame-resistant fibers are heated and carbonized to obtain carbon fibers.
つまり、この場合に1qられる炭化繊維は炭素繊維であ
る。That is, 1q of carbonized fibers in this case are carbon fibers.
さて、まず、パッケージ7から原料繊維Y(耐炎化繊維
)を引き出し、回転ガイド6、原料繊維導入口2、反応
管1、炭化繊維導出口4、回転ガイド10を通る、いわ
ゆる糸道に通し、巻取ボビン11に巻き付ける。これに
より、原料繊維Yは正確に反応管1の芯軸上を通ること
になる。一方、反応管1内には、そのガス導入口4から
窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスを連続的に導
入し、ガス導出口5から排出されるようにしておく。Now, first, the raw material fiber Y (flame-resistant fiber) is pulled out from the package 7 and passed through a so-called yarn path that passes through the rotating guide 6, the raw fiber inlet 2, the reaction tube 1, the carbonized fiber outlet 4, and the rotating guide 10. Wind it around the winding bobbin 11. Thereby, the raw material fiber Y passes precisely on the core axis of the reaction tube 1. On the other hand, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas is continuously introduced into the reaction tube 1 through the gas inlet 4 and is discharged through the gas outlet 5.
つまり、反応管1内を非酸化性雰囲気に保つ。また、点
光源17を点灯し、反応管1の芯軸部分の温度が800
〜2000℃の任意の温度になるように調整しておく。That is, the inside of the reaction tube 1 is maintained in a non-oxidizing atmosphere. In addition, the point light source 17 is turned on, and the temperature of the core axis of the reaction tube 1 is 800.
Adjust the temperature to a desired temperature between ~2000°C.
温度は、電源16によって調整する。The temperature is regulated by power supply 16.
かかる状態でモータ13を駆動し、減速機12を介して
巻取ボビン11を駆動する。巻取ボビン11の回転速度
は速度コントローラ14によって調節し、巻取がいつも
同じ張力で行われるようにする。すると、回転楕円面鏡
15によって反応管1の芯軸上にその芯軸と直交する面
内において全方向から、またその他の方向からも照射さ
れる点光源17の光によって原料繊維Yが加熱され、炭
素化されて炭化繊維(炭素繊維)Cが得られる。In this state, the motor 13 is driven to drive the winding bobbin 11 via the reducer 12. The rotational speed of the winding bobbin 11 is regulated by a speed controller 14 so that winding is always performed with the same tension. Then, the raw material fiber Y is heated by the light from the point light source 17 that is irradiated from all directions on the core axis of the reaction tube 1 by the spheroidal mirror 15 in a plane orthogonal to the core axis, and also from other directions. , carbonized fiber (carbon fiber) C is obtained.
炭素化に際して発生する分解ガスや昇華物などは不活性
ガスによって持ち去られ、反応管1外に排出される。Decomposition gas, sublimate, etc. generated during carbonization are carried away by an inert gas and discharged outside the reaction tube 1.
上記において、原料繊維として炭素繊維を用い、かつ加
熱温度を2000℃以上とすれば、炭化繊維として黒鉛
繊維が得られる。In the above, if carbon fiber is used as the raw material fiber and the heating temperature is 2000° C. or higher, graphite fiber can be obtained as the carbonized fiber.
原料繊維供給手段を炭化繊維巻取手段と同様に描成した
装置を使用すれば、たとえば、まず原料繊維として耐炎
化繊維を使用して炭素繊維を製造し、炭化繊維巻取手段
に巻き取られた炭素繊維を、こんどはその炭化繊維巻取
手段を原料繊維供給手段として使用し、また原料繊維供
給手段を炭化繊維巻取手段として使用して炭素繊維を反
応管内をそれを製造した場合とは逆方向に通して黒鉛化
し、黒鉛繊維を製造することができる。また、延伸しな
がらの処理も可能となる。If a device is used in which the raw material fiber supply means is configured in the same way as the carbonized fiber winding means, for example, carbon fibers are first manufactured using flame-resistant fibers as the raw material fibers, and the carbon fibers are wound up on the carbonized fiber winding means. What is the case where the carbonized fiber winding means is used as a raw material fiber supplying means, and the raw material fiber supplying means is used as a carbonized fiber winding means to manufacture carbon fiber inside a reaction tube? Graphite fibers can be produced by passing in the opposite direction to graphitize. Further, processing while stretching is also possible.
第2図〜第5図に示した装置の作用も上記第1図のそれ
と全く同様である。ただ、第3図に示した装置の場合、
巻取ボビン11と減速機12との結合をla5を介して
行っているので、分解ガスや昇華物が減速機12やモー
タ13を汚染したり、腐蝕さゼるようなことがない。ま
だ、第5図に示したような均熱管27を使用した装置に
あっては、それを使用しない場合にくらべて原料繊維の
加熱がより一様に行われるようになる。The operation of the apparatus shown in FIGS. 2 to 5 is also exactly the same as that shown in FIG. 1 above. However, in the case of the device shown in Figure 3,
Since the winding bobbin 11 and the speed reducer 12 are connected through the la5, there is no possibility that the decomposed gas or sublimate will contaminate or corrode the speed reducer 12 or the motor 13. However, in an apparatus using a soaking tube 27 as shown in FIG. 5, the raw material fibers are heated more uniformly than in the case where the soaking tube 27 is not used.
以下、実施例に基いてこの発明をさらに詳細に説明する
。Hereinafter, this invention will be explained in more detail based on Examples.
実施例
第2図に示した装置を用いて炭化繊維を製造した。原料
繊維には、単糸径8μm、単糸数3000本のポリアク
リロニトリル繊維を耐炎化して得た耐炎化繊維を使用し
た。反応管1には外径40mmの透明石英管を使用し、
その反応管1とチャンバー21.22を窒素ガスで置換
し、ざらに窒素ガスをガス導入口4から2500cc/
分で連続的に供給し、ガス導出口5から導出されるよう
にした。また、点光源17には3.5KWのハロゲンラ
ンプを使用した。Example Carbonized fibers were produced using the apparatus shown in FIG. The raw material fiber used was a flame-resistant fiber obtained by flame-resistant polyacrylonitrile fiber with a single yarn diameter of 8 μm and a single yarn count of 3000. A transparent quartz tube with an outer diameter of 40 mm was used for the reaction tube 1.
Replace the reaction tube 1 and chamber 21 and 22 with nitrogen gas, and roughly introduce 2500cc/nitrogen gas from the gas inlet 4.
The gas was continuously supplied in minutes, and the gas was discharged from the gas outlet 5. Further, a 3.5 KW halogen lamp was used as the point light source 17.
この状態で、反応管内において上記耐炎化繊維を20m
m/分の速度で連続的に走行させながらハロゲンランプ
を点灯し、耐炎化繊維を約2000℃に加熱して炭素化
し、炭素繊維を得た。In this state, 20 m of the flame-resistant fibers were placed inside the reaction tube.
While running continuously at a speed of m/min, a halogen lamp was turned on, and the flame-resistant fibers were heated to about 2000° C. and carbonized to obtain carbon fibers.
次に、上記と同様にして、ただしハロゲンランプを5.
4KWのクセノンアークランプに換え、また窒素ガスを
アルゴンガスとした債に、上記炭素繊維を15mm/分
の速度で反応管内に連続的に通し、その炭素繊維を約3
400′Cに加熱して黒鉛化し、黒鉛繊維を得た。Next, do the same as above, but replace the halogen lamp in step 5.
The above carbon fibers were continuously passed through the reaction tube at a speed of 15 mm/min using a 4KW xenon arc lamp and nitrogen gas replaced with argon gas.
The mixture was heated to 400'C to graphitize it to obtain graphite fibers.
上記黒鉛繊維の引張強度と引張弾性率を測定したところ
、引張強度は約210KQ/mm2で必り、また引張弾
性率は約53トン/mm 2で必つIこ 。When the tensile strength and tensile modulus of the above graphite fiber were measured, the tensile strength was approximately 210 KQ/mm2, and the tensile modulus was approximately 53 tons/mm2.
発明の効果
この発明の方法は、原料繊維に対する光の照射を、原料
繊維の繊維軸と直交する面内において全方向から行うの
で、ただ一方向のみから行う従来の方法にくらべて原料
繊維の加熱が均一に行われ、横断面方向における特性む
らが極めて少ない炭化繊維を1qることかできる。しか
も、この発明においては、そのような光の照射を、楕円
面鏡と、その楕円面鏡に収容した光源を使用して行うか
ら、光エネルギーを効率よく利用することができるばか
りか、上述した従来の装置のように光源の光を平行にす
るための大がかりな光学系を必要としない。もちろん、
太陽光を使用する場合のようにエネルギーが天候に左右
されることもなく、補助熱源や蓄熱装置が不要である。Effects of the Invention The method of the present invention irradiates the raw fiber with light from all directions in a plane perpendicular to the fiber axis of the raw fiber, so the heating of the raw fiber is faster than in the conventional method in which the raw fiber is irradiated with light from only one direction. It is possible to produce 1q of carbonized fibers with very little unevenness in properties in the cross-sectional direction. Moreover, in this invention, such light irradiation is performed using an ellipsoidal mirror and a light source housed in the ellipsoidal mirror, so that not only can light energy be used efficiently, but also the above-mentioned Unlike conventional devices, there is no need for a large-scale optical system to make the light from the light source parallel. of course,
Unlike when using sunlight, the energy supply is not affected by the weather, and there is no need for an auxiliary heat source or heat storage device.
図面はいずれもこの発明に係るもので、第1図は一実施
態様に係る装置を示す概略一部所面側面図、第2図は別
の実m態様の装置を示す概略一部所面側面図、第3図は
ざらに別の実IM態様の装置をその要部について示す概
略一部所面側面図、第4図および第5図は、もうひとつ
の態様の装置をその要部について示す概略図で、第4図
は斜視図、第5図は平面図である。
Y:原料繊維
C:炭化繊維
1:反応管
2:原料繊維導入口
3:炭化繊維導出口
4:ガス導入口
5:ガス導出口
6:回転ガイド
7:原料繊維のパッケージ
8:原料繊維供給手段
9:炭化繊維巻取手段
10:回転ガイド
11:巻取ボビン
12:減速機
13:モータ
14:速度コントローラ
15:回転楕円面鏡
16:電源
17:点光源
18:炭化繊維のパッケージ
19:シール部材
20:シール部材
21:チャンバー
22:チャンバー
23 :vi1石
24 :Fj1石
25 :m円面鏡
26:長尺光源
27:均熱管The drawings are all related to the present invention; FIG. 1 is a partial side view schematically showing an apparatus according to one embodiment, and FIG. 2 is a schematic partial side view showing another embodiment of the apparatus. Figures 3 and 3 are schematic partial side views showing main parts of a device in another actual IM mode, and Figures 4 and 5 show main parts of a device in another form. In the schematic drawings, FIG. 4 is a perspective view, and FIG. 5 is a plan view. Y: Raw material fiber C: Carbonized fiber 1: Reaction tube 2: Raw material fiber inlet 3: Carbonized fiber outlet 4: Gas inlet 5: Gas outlet 6: Rotation guide 7: Raw material fiber package 8: Raw material fiber supply means 9: Carbonized fiber winding means 10: Rotation guide 11: Winding bobbin 12: Reducer 13: Motor 14: Speed controller 15: Spheroidal mirror 16: Power source 17: Point light source 18: Carbonized fiber package 19: Seal member 20: Seal member 21: Chamber 22: Chamber 23: vi1 stone 24: Fj1 stone 25: m circular mirror 26: Long light source 27: Soaking tube
Claims (2)
束してその原料繊維を加熱し、炭化するに際し、前記光
エネルギーの集束を、前記原料繊維の繊維軸と直交する
面内において全方向から行なうことを特徴とする炭化繊
維の製造方法。(1) When focusing light energy on raw material fibers to heat and carbonize the raw material fibers in a non-oxidizing atmosphere, the light energy is focused in all directions within a plane orthogonal to the fiber axis of the raw material fibers. A method for producing carbonized fiber, comprising:
炭化繊維導出口を備えた反応管と、前記導入口側に設け
た原料繊維供給手段と、前記導出口側に設けた炭化繊維
巻取手段と、前記反応管の周りに設けた楕円面鏡と、前
記楕円面鏡に収容した光源とを有し、かつ前記光源を、
前記楕円面鏡で反射された光が、前記反応管の芯軸上に
、かつその芯軸と直交する面内において全方向から集ま
る位置に配置していることを特徴とする炭化繊維の製造
装置。(2) A reaction tube made of a translucent material and equipped with a raw material fiber inlet and a carbonized fiber outlet, a raw material fiber supply means provided on the inlet side, and a carbonized fiber winding provided on the outlet side. an ellipsoidal mirror provided around the reaction tube; and a light source housed in the ellipsoidal mirror;
A carbonized fiber manufacturing apparatus characterized in that the elliptical mirror is arranged at a position where light reflected by the ellipsoidal mirror gathers from all directions on the core axis of the reaction tube and in a plane perpendicular to the core axis. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19607785A JPS6257925A (en) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | Method and apparatus for producing carbonized fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19607785A JPS6257925A (en) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | Method and apparatus for producing carbonized fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6257925A true JPS6257925A (en) | 1987-03-13 |
Family
ID=16351814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19607785A Pending JPS6257925A (en) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | Method and apparatus for producing carbonized fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6257925A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016113140A1 (en) * | 2015-01-17 | 2016-07-21 | Kolja Kuse | Carbonisation reactor for combined generation of construction material and electricity by sunlight |
US9802862B2 (en) | 2008-11-27 | 2017-10-31 | Kolja Kuse | CO2 emission-free construction material made of CO2 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP19607785A patent/JPS6257925A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9802862B2 (en) | 2008-11-27 | 2017-10-31 | Kolja Kuse | CO2 emission-free construction material made of CO2 |
WO2016113140A1 (en) * | 2015-01-17 | 2016-07-21 | Kolja Kuse | Carbonisation reactor for combined generation of construction material and electricity by sunlight |
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