PT2599903E - Método de produção de feixes de fibras de carbono - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "Método de produção de feixes de fibras de carbono" ANTECEDENTES DO INVENTO Campo do invento 0 presente invento refere-se a um método de produção de feixes de fibras de carbono.

Descrição da técnica relacionada

Os feixes de fibras de carbono são habitualmente produzidos por carbonização, da seguinte maneira: feixes de fibras acrílicas, na qualidade de precursores para os feixes de fibras de carbono, são sujeitos a um chamado tratamento de retardamento de chama, em que os feixes de fibras acrílicas são passados através de um forno de atmosfera oxidante (doravante, referido como forno de retardamento de chama) regulado entre 200 e 300°C; em seguida, os feixes de fibras retardadoras de chama são passados para a carbonização, sequencialmente através de uma fornalha de atmosfera inerte (doravante, referida como fornalha de pré-carbonização) com uma temperatura de tratamento mais elevada de 500 a 800°C, e por outra fornalha de atmosfera inerte (doravante, referida como fornalha de carbonização) com uma temperatura de tratamento ainda mais elevada, superior a 1000°C. Além disso, se necessário, pela subsequente grafitação dos feixes de fibras de carbono através de uma fornalha de atmosfera inerte (doravante referida como fornalha de grafitação), em que a temperatura do tratamento mais alta excede 2000°C, podem ser produzidos feixes de fibras grafitadas de elevada elasticidade.

No forno de retardamento de chama, os feixes de fibras precursoras são tratados termicamente na atmosfera oxidante, e como tal os feixes de fibras precursoras sofrem uma reação de oxidação gerando calor. É ajustada uma temperatura de tratamento térmico do forno de retardamento de chama tão baixa quanto 200 a 300°C, para evitar que o calor da reação permaneça dentro dos feixes de fibras e estas incendiem, sendo assim requerido um tratamento térmico prolongado para se obter predeterminados feixes de fibras retardadoras de chama.

Quando a procura de fibras de carbono aumenta e se pretende que a quantidade produzida também aumente, uma multitude de feixes de fibras é alimentada simultaneamente ao forno ou então a velocidade de cozimento é aumentada. No entanto, para aumentar a capacidade de produção pela alimentação simultânea de uma multitude de feixes de fibras, é requerido um tempo de tratamento longo a uma temperatura mais baixa, a fim de que o calor de reação não permaneça dentro dos feixes de fibras e estas se incendiem. Por conseguinte, um tal método de tratamento simultâneo de uma multitude de feixes de fibras tem os seus limites. Um aumento na capacidade de produção pelo aumento na velocidade de cozimento pode ser conseguido aumentando o comprimento dos feixes de fibras precursoras que se deslocam no forno de retardamento de chama. Para aumentar o comprimento dos feixes de fibras precursoras que se deslocam no forno de retardamento de chama, é habitualmente adotado um método em que os feixes de fibras precursoras são permitidos sair uma vez do forno de retardamento de chama, e depois são repetidamente passados através do forno de retardamento de chama de um modo revirado por cilindros rotativos de inversão dispostos fora do forno de retardamento de chama para esse fim.

Os feixes de fibras retardadoras de chama concluídos no tratamento térmico no forno de retardamento de chama são tratados na fornalha de pré-carbonização, carregada de uma atmosfera de gás inerte para que os feixes de fibras não sejam oxidados, a uma temperatura de tratamento mais elevada, de 500 a 800°C. Depois, são passados continuamente através da fornalha de carbonização carregada de uma atmosfera de gás inerte na qual os feixes de fibras pré-carbonizadas são tratados, sendo a temperatura de tratamento mais elevada, acima de 1000°C, e são assim convertidos em feixes de fibras de carbono. Os feixes de fibras convertidos em feixes de fibras de carbono são extremamente fracos, uma quebra parcial ocorre nos feixes de fibras gerando fiapo dos feixes de fibras, num caso extremo os feixes de fibras em si são cortados, e como tal é necessário que o deslocamento dos feixes de fibras seja realizado cuidadosamente. Além disso, neste processo, o tratamento térmico é habitualmente completado numa só passagem devido às seguintes, e outras, razões: a conversão em feixes de fibras de carbono ocorre num tempo extremamente curto; a taxa de aumento da temperatura dos feixes de fibras afeta significativamente a qualidade dos feixes de fibras de carbono; produtos decompostos ocorrem em grandes quantidades na etapa de conversão em feixes de fibras de carbono e como tal a passagem repetida dos feixes de fibras através do interior da fornalha contamina os feixes de fibras com esses produtos decompostos causando degradação da qualidade dos feixes de fibras. Quando a procura de fibras de carbono aumenta e se pretende aumentar a quantidade produzida, a velocidade de cozimento é aumentada ou então uma multitude de feixes de fibras é alimentada simultaneamente à fornalha. 0 aumento da capacidade de produção com base no aumento da velocidade de cozimento requer um maior comprimento da fornalha. Uma vez que há limitações ao prolongamento da fornalha, uma multitude de feixes de fibras é alimentada simultaneamente à fornalha.

Na Literatura de Patente 1, divulga-se um método de produção de fibras de carbono de boa qualidade, em que uma produtividade satisfatória foi conseguida pela diminuição da espessura do cabo de acordo com o aumento de densidade das fibras precursoras à base de acrilonitrilo. No entanto, neste método, a largura da banda de deslocamento das fibras precursoras é por vezes diminuída na etapa de tratamento de retardamento de chama e, consequentemente, o calor de reação armazenado no interior dos feixes de fibras não é removido. Como tal, um método em que a temperatura de tratamento é aumentada de acordo com o aumento na densidade das fibras precursoras, como habitualmente acontece na etapa de tratamento de retardamento de chama, por vezes não pode ser realizado e, consequentemente, o tratamento de retardamento de chama pode demorar bastante tempo, resultando numa produtividade que é por vezes bastante inferior.

Na Literatura de Patente 2 divulga-se um método em que a eficiência térmica é aumentada como segue: uma multitude de feixes de fibras retardadoras de chama descarregada do forno de retardamento de chama é dividida numa pluralidade de grupos de feixes de fibras, cada um dos grupos é aproximado dos outros na direção horizontal e cada um dos grupos forma uma camada na direção vertical, de acordo com a configuração da entrada da fornalha de carbonização. A alimentação dos feixes de fibras retardadoras de chama numa tal disposição não plana aumenta a eficiência térmica. No entanto, neste método, as condições de aquecimento por vezes variam na direção vertical entre os grupos de feixes de fibras divididos verticalmente numa pluralidade de andares, e por isso as propriedades físicas dos feixes de fibras de carbono podem variar entre os grupos de feixes de fibras de carbono e a qualidade dos feixes de fibras de carbono pode ser instável.

Literatura do Estado da técnica Literatura de Patentes

Literatura de Patente 1: JP 2008-19526 A Literatura de Patente 2: JP 3047695 B SUMÁRIO DO INVENTO Problemas a resolver pelo invento

Um objeto do presente invento é proporcionar um método de produção de feixes de fibras de carbono, que permite evitar a necessidade de aumentar o tamanho das fornalhas de alta temperatura (fornalha de pré-carbonização e fornalha de carbonização) utilizadas nas etapas de pré-carbonização e carbonização, sendo o aumento de tamanho destinado a aumentar o número de feixes de fibras, método esse que apresenta uma produtividade elevada em relação aos custos de equipamento e energia, e a qualidade dos feixes de fibras de carbono é estável.

Meios para a resolução dos problemas

Um primeiro aspeto do presente invento proporciona um método de produção de feixes de fibras de carbono, o qual inclui: uma etapa de tratamento de retardamento de chama para conversão de uma pluralidade de feixes de fibras precursoras em feixes de fibras retardadoras de chama, por tratamento térmico da pluralidade dos feixes de fibras precursoras numa atmosfera de gás oxidante de 200 a 300°C, numa disposição em que os vários feixes de fibras precursoras estão alinhados lado a lado de forma paralela; uma etapa de pré-carbonização para converter os feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, pelo tratamento térmico dos feixes de fibras retardadoras de chama numa atmosfera de gás inerte a uma temperatura de tratamento mais elevada, de 500 a 800°C, com os feixes de fibras retardadoras de chama estando alinhados lado a lado, de forma paralela; e uma etapa de carbonização para converter os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte a uma temperatura de tratamento mais elevada, de 1000°C ou superior, com os feixes de fibras tratados por pré-carbonização alinhados lado a lado de forma paralela, em que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de tratamento de retardamento de chama é representada por Pl, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de pré-carbonização é representada por P2, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de carbonização é representada por P3, são satisfeitas as seguintes relações:

(D (2) O método de produção de feixes de fibras de carbono preferivelmente inclui ainda: (a) uma etapa para reduzir a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras presentes em cada um de 2 ou mais, e 20 ou menos, blocos de feixes de fibras, sendo os referidos blocos de feixes de fibras subgrupos dos feixes de fibras retardadoras de chama obtidos da etapa de tratamento de retardamento de chama, ou sendo subgrupos dos feixes de fibras tratados por pré-carbonização obtidos da etapa de pré-carbonização, ou sendo subgrupos de cada, dos feixes de fibras retardadoras de chama e dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização; e (b) uma etapa para aproximar entre si blocos de feixes de fibras adjacentes, para todos os blocos de feixes de fibras com largura da banda de deslocamento tornado menor na etapa (a).

Na etapa (a), é possível utilizar um cilindro sulcado ou um pente-guia para diminuir a largura da banda de deslocamento. A etapa (a) é preferivelmente realizada com a ajuda de dois cilindros dispostos paralelamente entre si.

Preferivelmente, na etapa (a), são utilizados pelo menos dois cilindros dispostos paralelamente entre si para diminuir a largura da banda de deslocamento, em que para além dos dois cilindros é utilizado um pente-guia, ou um cilindro sulcado é utilizado como pelo menos um dos dois cilindros.

Preferivelmente, a etapa (a) é realizado por meio de dois cilindros dispostos paralelamente entre si, em que o ângulo de inclinação máximo dos feixes de fibras em cada um dos blocos de feixes de fibras que se deslocam entre os dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos dos dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1 e menos de 3,0°. A distância entre os dois cilindros dispostos paralelamente entre si utilizados na etapa (a) é preferivelmente de 750 mm ou mais.

Preferivelmente, a etapa (b) é realizado com uma pluralidade de segundos pares de cilindros de ângulo ajustável dispostos entre um primeiro par de cilindros, em que cada par de cilindros do primeiro par de cilindros e do segundo par de cilindros consiste em dois cilindros dispostos paralelamente entre si, e o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação de todos os blocos de feixes de fibras que se deslocam entre os segundos pares de cilindros, em relação a um plano perpendicular aos eixos dos dois cilindros que constituem o primeiro par de cilindros, é ajustado a um valor inferior a 20°.

Um segundo aspeto do presente invento é um método de produção de fibras de carbono, que inclui: uma etapa de tratamento de retardamento de chama para conversão de uma multitude de feixes de fibras precursoras em feixes de fibras retardadoras de chama, por tratamento térmico num forno de retardamento de chama da multitude de feixes de fibras precursoras numa atmosfera de gás oxidante entre 200 e 300°C, numa disposição em que os vários feixes de fibras precursoras estão alinhados lado a lado; uma etapa de pré-carbonização para conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, por tratamento térmico numa fornalha de pré-carbonização dos feixes de fibras retardadoras de chama numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 500 a 800°C, numa disposição em que os feixes de fibras retardadoras de chama estão alinhados lado a lado; e uma etapa de carbonização para conversão dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico numa fornalha de carbonização dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 1000°C ou superior, numa disposição em que os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização estão alinhados lado a lado, em que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada de uma secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é representada por Pll, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saida da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é representada por P12, a seguinte relação é satisfeita:

(3)

Preferivelmente, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras que se deslocam na secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é modificada por meio de dois cilindros paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado da entrada e no lado da saida da fornalha de pré-carbonização, em que o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação da multitude dos feixes de fibras, alinhados lado a lado, que se deslocam entre os dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos dos dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°.

Quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada de uma secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P13 e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saída da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P14, a seguinte relação é preferivelmente satisfeita:

(4)

Ainda preferivelmente neste caso, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras que se deslocam na secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é modificada por meio de dois cilindros paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado da entrada e no lado da saída da fornalha de carbonização, em que o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação da multitude dos feixes de fibras, alinhados lado a lado, que se deslocam entre estes dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos destes dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°.

Um terceiro aspeto do presente invento é um método de produção de feixes de fibras de carbono, o qual inclui: uma etapa de retardamento de chama para conversão de uma multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono em feixes de fibras retardadoras de chama por tratamento térmico num forno de retardamento de chama da multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono, numa atmosfera de gás oxidante de 200 a 300°C, numa disposição em que os vários feixes de fibras precursoras de fibras de carbono estão alinhados lado a lado; uma etapa de pré-carbonização para conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, por tratamento térmico numa fornalha de pré-carbonização dos feixes de fibras retardadoras de chama numa atmosfera de gás inerte, a uma temperatura de tratamento mais elevada, de 500 a 800°C, numa disposição em que os feixes de fibras retardadoras de chama estão alinhados lado a lado; e uma etapa de carbonização para conversão dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico numa fornalha de carbonização dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 1000°C ou superior, numa disposição em que os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização estão alinhados lado a lado, em que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada de uma secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P13, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saída da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P14, a seguinte relação é satisfeita:

(4)

Preferivelmente, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras que se deslocam na secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é modificada por meio de dois cilindros paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado da entrada e no lado da saída da fornalha de carbonização, em que o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação da multitude dos feixes de fibras, alinhados lado a lado, que se deslocam entre os dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos dos dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°.

Vantagens do invento O presente invento proporciona um método de produção de feixes de fibras de carbono, que permite evitar a necessidade de aumentar o tamanho das fornalhas de alta temperatura (fornalha de pré-carbonização e fornalha de carbonização) utilizadas nas etapa de pré-carbonização e de carbonização, sendo o aumento de tamanho destinado a aumentar do número de feixes de fibras, método este que apresenta uma produtividade elevada em relação aos custos de equipamento e energia, e a qualidade dos feixes de fibras de carbono é estável.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A Fig. 1 é uma vista plana esquemática de um dispositivo que pode ser utilizado numa forma de realização de um método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com um primeiro aspeto do presente invento; A Fig. 2 é uma vista plana esquemática parcial de um dispositivo que pode ser utilizado nas etapas (a) e (b) de acordo com o primeiro aspeto do presente invento (os blocos de feixes de fibras ilustrados na Fig. 1 estão parcialmente ilustrados); A Fig. 3 é uma vista lateral esquemática parcial de um dispositivo que pode ser utilizado nas etapas (a) e (b) de acordo com o primeiro aspeto do presente invento; A Fig. 4 é uma vista que ilustra uma forma de realização da etapa (a) de acordo com o primeiro aspeto do presente invento (uma vista na direção da seta A mostrada na Fig. 3); A Fig. 5 é uma vista plana esquemática que pode ser utilizada num método para alterar a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras com dois cilindros sulcados de acordo com o primeiro aspeto do presente invento; A Fig. 6 é uma vista plana esquemática de um dispositivo que pode ser utilizado numa forma de realização de um método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com um segundo aspeto e um terceiro aspeto do presente invento; A Fig. 7 é uma vista lateral esquemática de um dispositivo que pode ser utilizado numa forma de realização de um método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com o segundo aspeto e o terceiro aspeto do presente invento; A Fig. 8 é uma vista ilustrativa de um método para calcular a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na entrada e na saída da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização e da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização de acordo com o segundo aspeto e o terceiro aspeto do presente invento; e A Fig. 9 é uma vista ilustrativa de uma forma de realização de um método para mudar a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras.

FORMAS DE REALIZAÇÃO DO INVENTO

Os inventores realizaram um estudo dos meios racionais que permitissem alcançar os objetivos atrás referidos, e consequentemente atingiram um primeiro aspeto do presente invento pela constatação de que esses objetivos podiam ser conseguidos pela alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras entre a etapa de tratamento de retardamento de chama e a etapa de pré-carbonização, e/ou entre a etapa de pré-carbonização e a etapa de carbonização.

Especificamente, na etapa de tratamento de retardamento de chama em que os feixes de fibras precursoras libertam calor devido à reação de oxidação, os feixes de fibras quebrados podem sobrepor-se aos feixes de fibras adjacentes no momento da quebra e podem incendiar, e por isso é preferível que a largura da banda de deslocamento seja tal que os feixes de fibras quebrados não se sobreponham aos feixes de fibras adjacentes, e também é preferível um arranjo no qual os feixes de fibras estejam dispostos em intervalos iguais na mesma direção do eixo de um cilindro (por exemplo, um cilindro liso 21 na Fig. 2). Por outro lado, nas etapas de pré-carbonização e de carbonização, em que é realizado um tratamento numa atmosfera inerte, é aceitável que feixes de fibras quebrados se sobreponham aos feixes de fibras adjacentes, e por isso a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras pode ser mais estreita do que na etapa de tratamento de retardamento de chama. No entanto, na etapa de pré-carbonização, são gerados muitos produtos decompostos durante a conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras carbonizadas, e se os produtos decompostos permanecerem nos feixes de fibras, a qualidade pode ser afetada; por essa razão, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras não pode ser muito estreita. Por outro lado, na etapa de carbonização, a geração de produtos decompostos é baixa, e foi constatado que mesmo quando a largura da banda de deslocamento é tornada mais estreita que na etapa de pré-carbonização, nem a qualidade, nem a operação, nem a estrutura do dispositivo são afetadas. 0 método de produção de feixes de fibras de carbono, de acordo com um primeiro aspeto do presente invento inclui as seguintes etapas: uma etapa de retardamento de chama para conversão de uma pluralidade de feixes de fibras precursoras em feixes de fibras retardadoras de chama, por tratamento térmico da pluralidade de feixes de fibras precursoras numa atmosfera de gás oxidante de 200 a 300°C, num arranjo em que os vários feixes de fibras precursoras estão alinhados lado a lado, de forma paralela; uma etapa de pré-carbonização para conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, por tratamento térmico dos feixes de fibras retardadoras de chama numa atmosfera de gás inerte a uma temperatura de tratamento mais elevada de 500 a 800°C, numa disposição em que os feixes de fibras retardadoras de chama estão alinhados lado a lado, de forma paralela; e uma etapa de carbonização para conversão dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte, a uma temperatura de tratamento mais elevada de 1000°C ou superior, numa disposição em que os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização estão alinhados lado a lado, de forma paralela.

No método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com o primeiro aspeto do presente invento, quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de tratamento de retardamento de chama é representada por Pl, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de pré-carbonização é representada por P2, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de carbonização é representada por P3, as seguintes relações são satisfeitas:

(D (2)

Note-se que o número dos feixes de fibras permanece inalterado através destas etapas.

Doravante, a forma de realização do primeiro aspeto do presente invento está descrita em pormenor com referência às Figs. 1 a 5; no entanto, o presente invento não está limitado a esta forma de realização.

Em primeiro lugar, cerca de 100 a 2000 feixes de fibras precursoras são alinhados lado a lado, sob a forma de uma lâmina, para preparar um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11), e são tratados para retardamento de chama num forno de retardamento de chama (1) para preparar feixes de fibras retardadoras de chama (12). Uma multitude de feixes de fibras alinhados lado a lado forma um plano, e estes feixes de fibras são referidos como um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras.

Especificamente, por exemplo, como se mostra na Fig. 1, em primeiro lugar, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) é formado como segue: uma pluralidade de feixes de fibras precursoras desenroladas de uma bobina (não se mostra) pendurada num suporte de fixação é disposta com uma guia (não se mostra) em intervalos iguais, paralelamente entre si, de modo a formar um único e mesmo plano. A guia está disposta de um modo apropriado para possam ser mantidos intervalos iguais e a disposição paralela dos feixes de fibras precursoras. Exemplos de um tipo de guia incluem um cilindro sobre cuja superfície são gravados sulcos a intervalos iguais e uma guia em que são dispostos pinos a intervalos iguais.

Para a pluralidade de feixes de fibras precursoras, podem ser utilizados feixes de fibras precursoras tais como feixes de fibras precursoras acrílicas e feixes de fibras precursoras à base de breu. Os diâmetros, o número e semelhantes parâmetros dos feixes de fibras precursoras podem ser ajustados apropriadamente de acordo com o diâmetro dos feixes de fibras de carbono produzidos e a produtividade. A largura da banda de deslocamento (Pl) no forno de retardamento de chama dos feixes de fibras precursoras no conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) é a largura de banda obtida quando os feixes de fibras precursoras são dispostos em intervalos iguais com uma guia (não se mostra) disposta no exterior do forno de retardamento de chama (1), e é representada pelo valor médio dos valores medidos das distâncias centro-a-centro na direção da largura entre os feixes de fibras adjacentes precursores num cilindro (não se mostra) disposto no lado da entrada do forno de retardamento de chama (1). Quando o cilindro disposto no lado da entrada é um cilindro sulcado, a largura dos sulcos é a largura da banda de deslocamento (Pl) no forno de retardamento de chama. A largura da banda de deslocamento (P2) na fornalha de pré-carbonização e a largura da banda de deslocamento (P3) na fornalha de carbonização são também representadas similarmente pelos valores médios dos valores medidos respetivamente nos cilindros (não se mostram) dispostos nos lados das entradas da fornalha de pré-carbonização (2) e da fornalha de carbonização (3). A largura da banda de deslocamento (Pl) dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama é preferivelmente de 4 mm ou mais, e de 20 mm ou menos, do ponto de vista de produtividade e prevenção de armazenamento de calor. Por exemplo, quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras é de 4 mm, isso significa que as distâncias centro-a-centro entre os feixes de fibras adjacentes na direção da largura (na Fig. 1, a direção de cima para baixo no plano do papel) são de 4 mm.

Em seguida, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) é alimentado ao forno de retardamento de chama (1) . O conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) desloca-se no forno de retardamento de chama (1) sob uma atmosfera de gás oxidante, em que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) é tratado para retardamento de chama, e depois sai para o exterior do forno de retardamento de chama (1). Em seguida, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) é virado pelo primeiro cilindro de viragem de um grupo de cilindros de viragem (não se mostra) disposto no exterior do forno de retardamento de chama (1). Depois, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) passa de novo através do forno de retardamento de chama (1) para ser sujeito ao tratamento retardador de chama. Subsequentemente, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) é repetidamente sujeito a tratamento retardador de chama entre os cilindros rotativos do grupo de cilindros de viragem. Assim, é obtido um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12). A atmosfera de gás oxidante não tem qualquer limitação especial, desde que a atmosfera seja oxidativa, e do ponto de vista da eficiência económica é habitualmente utilizado ar como atmosfera de gás oxidante. A temperatura de tratamento térmico do forno de retardamento de chama (1) é preferivelmente de 200°C ou mais, e de 300°C ou menos, do ponto de vista da prevenção do armazenamento de calor. O tempo do tratamento retardador de chama do forno de retardamento de chama (1) é preferivelmente de 20 minutos ou mais, e de 120 minutos ou menos, do ponto de vista da produtividade e prevenção do armazenamento de calor. A velocidade de transporte do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) é preferivelmente de 3 m/min ou mais, e de 20 m/min ou menos, do ponto de vista da produtividade. A alteração na largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras foi até aqui realizada por dois cilindros sulcados como se mostra na Fig. 5. Em conformidade, também no método de produção de feixes de fibras de carbono do primeiro aspeto do presente invento, por exemplo, dos feixes de fibras retardadoras de chama obtidas na etapa de tratamento de retardamento de chama e/ou dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização obtidas na etapa de pré-carbonização, a alteração na largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras pode ser realizada por meio dos dois cilindros sulcados 26 e 27 ilustrados na Fig. 5.

No entanto, no primeiro aspeto do presente invento, a alteração na largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras é preferivelmente realizada por um método de alteração da largura da banda de deslocamento em duas etapas, composto por uma etapa (a) e uma etapa (b) . O emprego deste método permite facilmente evitar a ocorrência de torção e produzir feixes de fibras de carbono satisfatórios em qualidade. A etapa (a) é preferivelmente realizado por meio de dois cilindros dispostos paralelamente entre si. Na etapa (a), com vista a diminuir a largura da banda de deslocamento, pode ser utilizado um cilindro sulcado ou um pente-guia. Por exemplo, como pelo menos um (por exemplo, o cilindro (21) na Fig. 2) dos dois cilindros anteriormente referidos pode ser utilizado um cilindro sulcado. Para além dos dois cilindros, pode também ser utilizado um pente-guia.

Em seguida, é descrito um exemplo do método de alteração da largura da banda de deslocamento em duas etapas, tomando como exemplo os feixes de fibras retardadoras de chama obtidos da etapa de tratamento de retardamento de chama.

Por meio de um grupo de cilindros (4) consistindo de numa pluralidade de cilindros dispostos perpendicularmente à direção do deslocamento (direção da seta na Fig. 2) dos feixes de fibras, e uma pluralidade de pares de cilindros de ângulo ajustável, em que o grupo de cilindros (4) está disposto entre o forno de retardamento de chama (1) e a fornalha de pré-carbonização (2) como se mostra nas Figs. 1 e 2, pode realizar-se a alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) obtidas da etapa de tratamento de retardamento de chama. Mais especificamente, o grupo de cilindros (4) pode consistir de: um par de cilindros para a etapa (a) consistindo em dois cilindros (21 e 22) para realizar a etapa (a), dispostos paralelamente entre si; um primeiro par de cilindros para realizar a etapa (b); e uma pluralidade de pares de segundos cilindros de ângulo ajustável para realizar a etapa (b) . Qualquer par do primeiro par de cilindros e dos segundos pares de cilindros para a etapa (b) consiste em dois cilindros dispostos paralelamente entre si; na Fig. 2, o primeiro par de cilindros consiste nos cilindros (22) e (25), e o segundo par de cilindros consiste nos cilindros (23) e (24) . Um cilindro pode ser utilizado para dois fins, tanto para o par de cilindros da etapa (a) como para o primeiro par de cilindros da etapa (b). Na Fig. 2, o cilindro 22 é utilizado para os dois fins, tanto para o par de cilindros da etapa (a) como para o primeiro par de cilindros da etapa (b). Os dois cilindros (21 e 22) que constituem o par de cilindros da etapa (a) podem ser dispostos respetivamente de modo perpendicular à direção do deslocamento (na Fig. 2, a direção da seta) dos vários feixes de fibras utilizados na etapa (a) e alinhados lado a lado, e dispostos de forma paralela a um único e o mesmo plano formado por estes feixes de fibras. A distância entre dois cilindros que constituem o par de cilindros da etapa (a) é preferivelmente de 750 mm ou mais a fim de evitar a ocorrência de torção dos feixes de fibras, e é preferivelmente de 2 0 000 mm ou menos do ponto de vista do contato mútuo dos feixes de fibras e da capacidade de trabalho.

Os dois cilindros (22 e 25) que constituem o primeiro par de cilindros da etapa (b) podem ser dispostos paralelamente aos dois cilindros (21 e 22) que constituem o par de cilindros da etapa (a) . Os dois cilindros (23 e 24) que constituem o segundo par de cilindros da etapa (b) podem ser dispostos perpendicularmente à direção de deslocamento dos feixes de fibras que se movem entre estes dois cilindros, e dispostos paralelamente a um único e mesmo plano formado pelos feixes de fibras que se deslocam entre estes dois cilindros. O número de segundos pares de cilindros da etapa (b) pode ser determinado de acordo com o número dos blocos de feixes de fibras. Na etapa (a), vários feixes de fibras alinhados lado a lado são divididos em dois ou mais subgrupos e a largura da banda de deslocamento é alterada para cada um dos subgrupos; os blocos de feixes de fibras representam tais subgrupos. Na Fig. 2 apresentam-se três blocos de feixes de fibras Bl, B2 e B3, cada um representando um único bloco de feixes de fibras. Tendo em conta a produtividade da fornalha de pré-carbonização e os efeitos dos produtos decompostos sobre a qualidade, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras é estabelecida de modo que a largura da banda de deslocamento (Pl) dos feixes de fibras na anteriormente referida etapa de tratamento de retardamento de chama e a largura da banda de deslocamento (P2) dos feixes de fibras na anteriormente referida etapa de pré-carbonização satisfaçam a relação 0,8 < P2/P1 < 1,0.

Um exemplo de um método de alteração da largura da banda de deslocamento do feixe de fibras está descrito mais especificamente com referência às Figs. 2 a 4 (nas Figs. 2 a 4 mostram-se três blocos dos cinco blocos de feixes de fibras ilustrados na Fig. 1) . A Fig. 4 é uma vista na direção da seta A apresentada na Fig. 3.

Primeiro, após o tratamento retardador de chama, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras 31 é dividido em dois ou mais blocos de feixes de fibras (Bl a B3) como se mostra nas Figs. 2 e 4, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras retardadoras de chama em cada um dos blocos é mudado. Por outras palavras, em cada um dos dois ou mais blocos de feixes de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras 31 antes da divisão, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras retardadoras de chama em cada um dos blocos de feixes de fibras é alterada para um valor mais baixo (etapa (a)) . Por exemplo, na Fig. 1, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras é dividido em cinco blocos de feixes de fibras, e portanto em cada um dos cinco blocos de feixes de fibras a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no bloco de feixes de fibras é alterada para um valor mais baixo. Do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) após o tratamento retardador de chama, o grupo de feixes de fibras do tipo lâmina antes da divisão é particularmente representada pelo número de referência 31. Neste caso, como se mostra na Fig. 4, a alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras em cada um dos blocos, nomeadamente a etapa (a) , é realizada por meio de dois cilindros (21 e 22) dispostos paralelamente entre si, em que o ângulo de inclinação máximo dos feixes de fibras (por exemplo, o ângulo de inclinação do feixe de fibras 32) em relação ao plano perpendicular aos eixos destes dois cilindros, em cada um dos blocos de feixes de fibras (na Fig. 2, em cada um dos blocos de feixes de fibras Bl, B2 e B3) , que se deslocam entre estes dois cilindros é preferivelmente ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°. Tipicamente, o ângulo de inclinação máximo é o ângulo de inclinação de um feixe de fibras localizado em qualquer uma das extremidades de cada um dos blocos de feixes de fibras. Existem dois feixes de fibras localizados nas extremidades em cada um dos blocos de feixes de fibras, e os ângulos de inclinação destes dois feixes de fibras podem ser iguais ou diferentes entre si. Especificamente, por exemplo, os ângulos de inclinação de dois feixes de fibras (um destes feixes de fibras é indicado pelo número de referência 32) localizados em ambas as extremidades do bloco de feixes de fibras Bl na Fig. 4 podem ser iguais ou diferentes entre si. Este é também o caso para os blocos de feixes de fibras B2 e B3. Em cada um dos blocos de feixes de fibras, quando os ângulos de inclinação dos dois feixes de fibras localizados em ambas as extremidades são iguais entre si, o mesmo ângulo é o ângulo de inclinação máximo dos feixes de fibras no bloco de feixes de fibras, e quando os ângulos de inclinação dos dois feixes de fibras são diferentes entre si, o maior ângulo de inclinação destes dois ângulos de inclinação é o ângulo de inclinação máximo. Os ângulos de inclinação máximos definidos para os respetivos blocos de feixes de fibras (na Fig. 4, Bl a B3) podem ter o mesmo valor (em ângulo) ou valores diferentes entre si.

Deste modo, é definido o ângulo de inclinação máximo para cada um dos blocos de feixes de fibras, e doravante estes ângulos de inclinação máximos são geralmente referidos como 1. Existem dois feixes de fibras localizados nas extremidades de cada um dos blocos de feixes de fibras; por exemplo, na Fig. 1, os ângulos de inclinação dos dois feixes de fibras localizados nas extremidades de cada um dos blocos de feixes de fibras são iguais em valor (em ângulo), e portanto 1 existe em dez ponies (5 (número dos blocos de feixes de fibras) χ 2 (número de extremidades)) . Na Fig. 4 é apresentado um dos dez 1 na Fig. 1.

Quando estes ângulos de inclinação ( 1) são todos superiores a 0,1°, o aumento da distância entre o cilindro (21) e o cilindro (22) pode ser facilmente evitado, bem como o aumento no tempo do processo de produção do feixe de fibras de carbono. Quando estes ângulos de inclinação ( 1) são todos inferiores a 3,0°, a ocorrência de torção pode ser facilmente evitada. Cada um destes ângulos É ainda preferivelmente ajustado a mais de 0,3° e menos de 2,5°.

Em relação a todos os feixes de fibras, como se mostra na Fig. 4, no bloco de feixes de fibras constituído pelos feixes de fibras dispostos em intervalos iguais paralelamente entre si de modo a formarem um único e mesmo plano, os ângulos de inclinação em relação ao plano perpendicular aos eixos dos dois cilindros que constituem o par de cilindros da etapa (a) podem ser estabelecidos como segue.

Especificamente, os ângulos de inclinação dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do bloco de feixes de fibras podem ser concebidos para serem os maiores e os ângulos de inclinação dos feixes de fibras podem ser concebidos para diminuírem à medida que se aproximam do centro do bloco de feixes de fibras. Neste caso, nos ângulos de inclinação, em relação ao plano perpendicular às direções dos eixos destes dois cilindros, de todos os feixes de fibras em cada um dos blocos de feixes de fibras que se deslocam entre estes dois cilindros, o maior ângulo entre estes ângulos de inclinação é preferivelmente ajustado a mais 0,1° e a menos de 3,0°, e ainda mais preferivelmente ajustado a mais de 0,3° e a menos de 2,5°.

Neste caso, como se mostra na Fig. 3, os dois cilindros (21 e 22) estão preferivelmente dispostos de tal modo que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) que se desloca entre estes dois cilindros, move-se na direção vertical para uma utilização eficaz do espaço. Preferivelmente, é utilizado um cilindro liso (21) como cilindro (21) e é utilizado um cilindro sulcado (22) para controlar a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras, como cilindro (22). No lugar do cilindro sulcado (22) pode também ser utilizada uma estrutura em que uma guia de controlo da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras é combinada com a utilização de um cilindro liso. O número dos blocos de feixes de fibras é variável, dependendo da largura total do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras (31) antes da divisão, e da magnitude da alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras; no entanto, o número dos blocos de feixes de fibras é preferivelmente de 2 ou mais e de 20 ou menos, e mais preferivelmente de 4 ou mais e de 10 ou menos, a fim de evitar o aumento dos custos do equipamento devido ao aumento no número de segundos pares de cilindros de ângulo ajustável (23 e 24) que realizam a alteração descrita em seguida (etapa (b)) das posições dos blocos de feixes de fibras.

Em seguida, através das Figs. 2 e 3, é explicado o método da etapa (b), nomeadamente um método para alteração da posição de cada um de todos os blocos de feixes de fibras na direção da largura da lâmina (na Fig. 1, a direção de cima para baixo no plano do papel) de tal modo que os blocos de feixes de fibras adjacentes são aproximados entre si, mais especificamente, um método no qual pela utilização da pluralidade de pares de cilindros de ângulo ajustável, dispostos de tal modo que os blocos de feixes de fibras tendo largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras reduzida na etapa (a) são aproximados entre si, os espaçamentos mútuos entre os blocos de feixes de fibras são alterados e os blocos de feixes de fibras são rearranjados. Quando os blocos de feixes de fibras são aproximados entre si, os blocos de feixes de fibras são aproximados entre si de tal modo que a largura da banda de deslocamento de todos os feixes de fibras é igual à largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras nos blocos de feixes de fibras. Todos os blocos de feixes de fibras na etapa (b) designam a totalidade dos blocos de feixes de fibras na etapa (a) ; quando existem cinco blocos de feixes de fibras como na Fig. 1, significa a totalidade dos cinco blocos de feixes de fibras. Por outras palavras, no caso da Fig. 1, pela etapa (b) , os blocos de feixes de fibras adjacentes nos cinco blocos de feixes de fibras são aproximados entre si. Como se mostra na Fig. 4, pela etapa (a) , as larguras das bandas de deslocamento dos feixes de fibras em cada um dos blocos de feixes de fibras (Bi a B3) são estreitadas no cilindro sulcado (22) . Como resultado, são formados intervalos entre os blocos de feixes de fibras. Por outras palavras, nesta disposição, os espaçamentos entre os blocos de feixes de fibras adjacentes são mais amplos que os espaçamentos entre os feixes de fibras adjacentes nos blocos de feixes de fibras. Os cilindros de ângulo ajustável (23, 24) são ajustados de modo que, pela etapa (b) , a partir desta configuração, os intervalos entre os blocos de feixes de fibras (Bi a B3) se tornem mais estreitos, e as larguras das bandas de deslocamento de todos os feixes de fibras sejam iguais às larguras de banda de deslocamento dos feixes de fibras nos blocos de feixes de fibras. Dito de outro modo, pela utilização da pluralidade de segundos pares de cilindros de ângulo ajustável (constituídos pelo cilindro (23) e o cilindro (24)) dispostos entre o primeiro par de cilindros da etapa (b), os intervalos mútuos entre os blocos de feixes de fibras adjacentes (Bl a B3) são estreitados, e assim as larguras das bandas de deslocamento de todos os feixes de fibras são ajustadas de modo a serem iguais. Neste caso, a magnitude da alteração do ângulo de cada um dos blocos de feixes de fibras (Bl a B3) varia dependendo da localização (ambas as extremidades, porção central, ou similar) do anteriormente referido bloco de feixes de fibras na totalidade dos blocos de feixes de fibras (na Fig. 2, Bl a B3) da lâmina; no entanto, os feixes de fibras individuais em cada um dos blocos de feixes de fibras (Bl a B3) deslocam-se numa disposição tal que os feixes de fibras individuais estão alinhados lado a lado, de forma paralela. Num cilindro liso (25) disposto em paralelo ao cilindro liso (21), a largura da banda de deslocamento de todos os feixes de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) torna-se na largura da banda de deslocamento (P2) adequada para entrada no interior da fornalha de pré-carbonização. Neste caso, o ângulo de inclinação máximo dos blocos de feixes de fibras (na Fig. 2, o ângulo de Bl) do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras quando o bloco de feixes de fibras se desloca entre o segundo par de cilindros (entre o cilindro 23 e o cilindro 24), em relação ao plano perpendicular aos eixos dos dois cilindros (22 e 25) que constituem o primeiro par de cilindros, é preferivelmente ajustado a menos de 20°. Tipicamente, o ângulo de inclinação é maximizado no bloco de feixes de fibras localizado nas extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama. Existem dois blocos de feixes de fibras localizados nas extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama; os ângulos de inclinação destes dois blocos de feixes de fibras podem ser iguais ou diferentes entre si. Quando os ângulos de inclinação dos dois blocos de feixes de fibras localizados nas extremidades são iguais, o seu ângulo é o ângulo de inclinação máximo, e quando os ângulos de inclinação destes dois blocos de feixes de fibras são diferentes entre si, o maior ângulo de inclinação destes dois ângulos de inclinação é o ângulo de inclinação máximo.

Doravante, este ângulo de inclinação máximo é referido como 2. Existem dois blocos de feixes de fibras localizados nas extremidades por cada conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras, e na Fig. 1, os ângulos de inclinação destes blocos de feixes de fibras são iguais entre si. Como tal, na Fig. 1, Ê definido para os dois blocos de feixes de fibras localizados em ambas as extremidades na direção de cima para baixo no plano do papel, entre os cinco blocos de feixes de fibras, e assim 2 existe em duas poçaes. Na Fig. 2, mostra-se um dos dois 2 da Fig. 1; especificamente, mostra-se o ângulo de inclinação da direção de deslocamento do bloco de feixes de fibras (Bl) localizado numa das duas extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras que se desloca entre os cilindros lisos de ângulo ajustável (23 e 24) .

Quando este ângulo de inclinação ( 2$ inferior a 20°, a ocorrência de torção pode ser evitada facilmente. O ângulo Ê mais preferivelmente inferior a 16°.

Quando a etapa (a) é realizado, como se mostra na Fig. 2, por meio dos feixes de fibras dispostos em intervalos iguais em paralelo entre si de modo a formarem um único e mesmo plano, e a etapa (b) é sucessivamente realizado, os ângulos de inclinação de todos os blocos de feixes de fibras em relação ao plano perpendicular aos eixos dos dois cilindros (22, 25) que constituem o primeiro par de cilindros, no conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras que se deslocam entre o segundo par de cilindros podem ser estabelecidos como segue. Especificamente, os ângulos de inclinação dos blocos de feixes de fibras (por exemplo, Bl na Fig. 2) localizados em ambas as extremidades podem ser concebidos para serem os maiores, e os ângulos de inclinação dos blocos de feixes de fibras podem ser concebidos para serem reduzidos quando se aproximam do centro. Num tal caso, no que se refere aos ângulos de inclinação em relação ao plano perpendicular aos eixos dos dois cilindros (22, 25), de todos os blocos de feixes de fibras que se deslocam entre o segundo par de cilindros, o maior ângulo destes ângulos de inclinação é preferivelmente ajustado a menos de 20°, e mais preferivelmente ajustado a menos de 16°.

Como descrito anteriormente, o método de alteração da largura da banda de deslocamento em duas etapas composto pela etapa (a) e pela etapa (b) pode ser utilizado para os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização obtidas da etapa de pré-carbonização, assim como para os feixes de fibras retardadoras de chama obtidas da etapa de tratamento de retardamento de chama. Como tal, por razões de conveniência, 1 e 2 numa al£ã®ada largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras retardadoras de chama obtidas da etapa de tratamento de retardamento de chama por meio do grupo de cilindros (4) são referidos como -1 e 2-1, respetivamente, e 1 e 2 da alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização obtidas da etapa de pré-carbonização por meio do grupo de cilindros (5) são referidos como -2 e 2-2, respetivamente. 0 conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) é alterado, quando necessário, no que se refere à largura da banda de deslocamento do feixe de fibras, através do método de alteração da largura da banda de deslocamento em duas etapas anteriormente referido (utilizando o grupo de cilindros (4) mostrado na Fig. 1), e é depois alimentado à fornalha de pré-carbonização (2) pela abertura de entrada para o feixe de fibras da fornalha de pré-carbonização (2). A atmosfera dentro da fornalha de pré-carbonização (2) é uma atmosfera de gás inerte. Como gás inerte podem ser utilizados azoto, árgon ou afins; habitualmente, é utilizado azoto do ponto de vista da eficiência económica. 0 conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) alterado, quando necessário, no que se refere à largura da banda de deslocamento, desloca-se na fornalha de pré-carbonização (2) enquanto é tratado por pré-carbonização, e depois sai da fornalha de pré-carbonização (2) como um conjunto de feixes de fibras tratadas por pré-carbonização do tipo lâmina (13). A temperatura de tratamento mais elevada no tratamento térmico da etapa de pré-carbonização é ajustada entre 500 e 800°C. A temperatura do tratamento térmico dentro da fornalha de pré-carbonização (2) é preferivelmente de 500°C ou superior, e de 800°C ou inferior, do ponto de vista do desenvolvimento da resistência das fibras de carbono. O tempo do tratamento de pré-carbonização é preferivelmente de 0,6 minutos ou superior, e de 3,0 minutos ou inferior, do ponto de vista de produtividade e desenvolvimento da resistência das fibras de carbono.

Em seguida, a largura da banda de deslocamento do feixe de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) é alterada, quando necessário, do mesmo modo que no caso do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) anteriormente referido utilizando, por exemplo, o método de alteração da largura da banda de deslocamento em duas etapas como se mostra nas Figs. 1 a 4. Neste caso, o meio para reduzir a largura da banda de deslocamento na etapa (a) e a distância entre o par de cilindros na etapa (a) pode ser o mesmo que no caso dos feixes de fibras (12) anteriormente referidos. Quando se emprega o método de duas etapas para alteração da largura da banda de deslocamento, os intervalos preferidos dos ângulos 1-2 e o 2-2 nas etapas (a) e (b) são os mesmos intervalos dos ângulos -1 e o 2-1, respetivamente, da alteração da largura da banda de deslocamento do feixe de fibras anteriormente referida do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama, mas no lugar do grupo de cilindros 4 mostrado na Fig. 1 é utilizado o grupo de cilindros 5 que possui a mesma estrutura. Doravante, a fim de distinguir estes dois grupos de cilindros, os cilindros (21 a 25) que constituem o grupo de cilindros (4) são referidos como os cilindros (21-1 a 25-1) por uma questão de conveniência, e os cilindros (21 a 25) que constituem o grupo de cilindros (5) são referidos como os cilindros (21-2 a 25-2) por uma questão de conveniência.

Os blocos de feixes de fibras nas etapas (a) e (b) significam, no caso em que é alterada a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras retardadoras de chama obtidos da etapa de tratamento de retardamento de chama, blocos de feixes de fibras obtidos quando os feixes de fibras retardadoras de chama obtidos da etapa de tratamento de retardamento de chama são divididos em dois ou mais blocos, e significam, no caso em que é alterada a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização obtidos da etapa de pré-carbonização, blocos de feixes de fibras obtidos quando os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização obtidos da etapa de pré-carbonização são divididos em dois ou mais blocos. Por exemplo, na Fig. 1, os blocos de feixes de fibras nas etapas (a) e (b), no caso em que é alterada a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras retardadoras de chama obtidos da etapa de tratamento de retardamento de chama por utilização do grupo de cilindros (4) , significam os cinco blocos de feixes de fibras no grupo de cilindros (4) . De igual modo, na Fig. 1, os blocos de feixes de fibras nas etapas (a) e (b) no caso em que a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização obtidos da etapa de pré-carbonização é alterada por utilização do grupo de cilindros (5), significam os cinco blocos de feixes de fibras no grupo de cilindros (5) . A largura da banda de deslocamento do feixe de fibras é ajustada de acordo com a produtividade e a capacidade de trabalho da fornalha de carbonização, de um modo que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de tratamento de retardamento de chama é representada por PI e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de carbonização é representada por P3, PI e P3 estão dentro na faixa de 0,4 < P3/P1 < 0,8. O conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) é alterado, quando necessário, no que diz respeito à largura da banda de deslocamento do feixe de fibras, pelo grupo de cilindros (5) ilustrado na Fig. 1, ou pelos dois cilindros sulcados da Fig. 5, e é depois alimentado à fornalha de carbonização (3) pela abertura de entrada dos feixes de fibras da fornalha de carbonização (3). A atmosfera dentro da fornalha de carbonização (3) é uma atmosfera de gás inerte. O conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) alterado, quando necessário, no que se refere à largura da banda de deslocamento, desloca-se na fornalha de carbonização (3) enquanto é tratado por carbonização, e depois sai da fornalha de carbonização (3) como um conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina (14). A temperatura de tratamento mais elevada no tratamento térmico da etapa de carbonização é ajustada a 1000°C ou mais. A temperatura de tratamento térmico dentro da fornalha de carbonização (3) é preferivelmente de 1200°C ou mais, e de 1800°C ou menos, do ponto de vista do desenvolvimento de resistência. O tempo do tratamento de carbonização é preferivelmente de 0,6 minutos ou mais, e de 3,0 minutos ou menos, do ponto de vista da produtividade e desenvolvimento de resistência. 0 conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina (14) concluído no tratamento térmico na fornalha de carbonização (3) pode ser convertido, quando necessário, em feixes de fibras grafitadas, pela passagem contínua do conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina (14) através de uma fornalha de grafitação carregada com uma atmosfera de gás inerte, ajustada a uma temperatura superior a 2000°C para evitar a oxidação dos feixes de fibras.

Os feixes de fibras grafitadas ou carbonizadas assim obtidos podem ser melhorados em afinidade e adesividade entre a fibra de carbono ou a fibra de grafite e a resina da matriz em materiais compósitos, sujeitando-os a tratamento de oxidação eletrolítica com eletrólitos conhecidos ou a tratamento de oxidação em fase de vapor ou fase líquida. Quando necessário, através de métodos conhecidos, podem ser acrescentados agentes de colagem aos assim obtidos feixes de fibras grafitadas ou carbonizadas. Quando necessário, podem ser utilizados métodos conhecidos e estes métodos conhecidos incluem, por exemplo, a instalação de um cilindro de tração para controlar a tensão dos feixes de fibras sob tratamento retardador de chama.

Os inventores estudaram os meios racionais para atingir os objetivos anteriormente referidos, e consequentemente atingiram um segundo aspeto e um terceiro aspeto do presente invento pela constatação de que os objetivos anteriormente referidos podem ser conseguidos pela alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras em uma ou ambas as secções de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização e na secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização. Através do segundo e terceiro aspetos do presente invento, pode ser proporcionado um método de produção de feixes de fibras de carbono, excelente em produtividade e sem prejuízo da qualidade durante o processo de produção de fibras de carbono.

Na etapa de tratamento de retardamento de chama, em que os feixes de fibras libertam calor devido à reação de oxidação, no momento da quebra, os feixes de fibras quebrados podem sobrepor-se aos feixes de fibras adjacentes, armazenando calor e incendiando-se, e portanto é preferível uma disposição em que os feixes de fibras estejam dispostos em intervalos iguais na direção do eixo de um cilindro (por exemplo, o cilindro 111 na Fig. 6) , para que os feixes de fibras quebrados não se sobreponham aos feixes de fibras adjacentes.

Por outro lado, nas etapas de pré-carbonização e carbonização, onde em cada uma das quais é realizado tratamento sob uma atmosfera de gás inerte, mesmo quando os feixes de fibras quebrados se sobrepõem aos feixes de fibras adjacentes, os feixes de fibras não armazenam calor e não se incendeiam, e portanto a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras pode ser feita mais estreita do que na etapa de tratamento de retardamento de chama. No entanto, na etapa de pré-carbonização, podem ser gerados muitos produtos decompostos na etapa de conversão das fibras retardadoras de chama em fibras carbonizadas, e se os produtos decompostos permanecerem nos feixes de fibras, a qualidade pode ser afetada, e como tal a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras não pode ser feita demasiado estreita.

Por outro lado, na etapa de carbonização, a geração de produtos decompostos é pequena em quantidade e, por isso, tal como foi revelado, mesmo quando a disposição dos feixes de fibras é alterada durante o tratamento de carbonização, ou mais especificamente mesmo quando a largura da banda de deslocamento é ainda mais estreita do que na etapa de pré-carbonização, nem a qualidade, nem a operação, nem a estrutura do dispositivo são afetadas. 0 método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com o segundo ou terceiro aspetos do presente invento inclui as etapas seguintes: uma etapa de retardamento de chama para conversão de uma multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono em feixes de fibras retardadoras de chama, por tratamento térmico da multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono num forno de retardamento de chama numa atmosfera de gás oxidante, entre 200 e 300°C, numa disposição em que os vários feixes de fibras precursoras de fibras de carbono estão alinhados lado a lado; uma etapa de pré-carbonização para conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, por tratamento térmico dos feixes de fibras retardadoras de chama na fornalha de pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte, com a temperatura de tratamento mais elevada de 500 a 800°C, numa disposição em que os feixes de fibras retardadoras de chama estão alinhados lado a lado; e uma etapa de carbonização para conversão dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização na fornalha de carbonização sob uma atmosfera de gás inerte, com a temperatura de tratamento mais elevada de 1000°C ou mais, numa disposição em que os feixes de fibras tratados por pré-carbonização estão alinhados lado a lado.

No método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com o segundo e terceiro aspetos do presente invento, como descrito anteriormente, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras pode ser alterada na secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização e/ou na secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização, e nesta alteração, pelo menos uma das seguintes fórmula (3) e (4) é satisfeita. A secção de tratamento térmico de cada fornalha ou forno é a secção, em cada fornalha ou forno, na qual o tratamento térmico dos feixes de fibras que se deslocam em cada fornalha ou forno é realizado; na Fig. 6 mostram-se as secções de tratamento térmico 51a a 54a. A largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é representada por Pll, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saida da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é representada por P12, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P13, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saida da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P14.

(3) (4)

Ao longo destas etapas, o número dos feixes de fibras permanece inalterado.

Em seguida, descrevem-se em pormenor as formas de realização do segundo e terceiro aspetos do presente invento com referência às Figs. 6 a 9. No entanto, o presente invento não está limitado às formas de realização.

Primeiro, uma pluralidade de feixes de fibras precursoras (por exemplo, cerca de 100 a 200 feixes) são alinhados lado a lado sob a forma de lâmina, a fim de se preparar um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras, e depois o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras é tratado termicamente na secção de tratamento térmico (51a) de um forno de retardamento de chama (51) para se as fibras se tornarem retardadoras de chama, e desta forma são preparados feixes de fibras retardadoras de chama. Muitos feixes de fibras alinhados lado a lado formam um plano, e esses feixes de fibras são referidos como um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras.

Especificamente, por exemplo, como se mostra na Fig. 6, primeiro, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras é formado como segue: muitos feixes de fibras precursoras desenroladas de uma bobina (não se mostra) pendurada num suporte de fixação são dispostos com uma guia (não se mostra) em intervalos iguais, paralelamente entre si, de modo a formar um único e mesmo plano. A guia está disposta de um modo apropriado para manter os feixes de fibras precursoras paralelamente entre si, em intervalos iguais. Exemplos de tipos de guia incluem um cilindro sulcado sobre cuja superfície estão gravadas ranhuras em intervalos iguais e uma guia em que estão dispostos pinos a intervalos iguais.

Para a pluralidade de feixes de fibras precursoras, podem ser utilizados feixes de fibras precursoras tais como feixes de fibras precursoras acrílicas e feixes de fibras precursoras à base de breu. Os diâmetros, o número e parâmetros afins dos feixes de fibras precursoras podem ser ajustados apropriadamente de acordo com o diâmetro dos feixes de fibras de carbono produzidos e a produtividade.

Durante o seu percurso, a posição de cada um dos feixes de fibras precursoras no conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras pode ser controlada com os cilindros (111, 112, 119) dispostos no exterior do forno de retardamento de chama (51). A largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras precursoras no conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras é a largura da banda obtida guando os feixes de fibras precursoras são dispostos a intervalos iguais, e pode ser medida, por exemplo, sobre o cilindro (111) disposto no lado da entrada do forno de retardamento de chama (51) e sobre o cilindro (112) disposto no lado da sarda do forno de retardamento de chama (51). As larguras das bandas de deslocamento dos feixes de fibras no cilindro (111) do lado da entrada e no cilindro (112) no lado da sarda são ambas representadas por um valor médio dos valores medidos.

Por exemplo, quando os cilindros dispostos no lado da entrada e no lado da sarda do forno de retardamento de chama (51) são cilindros sulcados, as larguras dos sulcos nestes cilindros são as larguras das bandas de deslocamento dos feixes de fibras sobre o cilindro (111) no lado da entrada e sobre o cilindro (112) no lado da sarda do forno de retardamento de chama, respetivamente.

Na Fig. 6, na etapa de tratamento de retardamento de chama, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras não é alterada, e como tal a largura da banda de deslocamento sobre o cilindro (111) no lado da entrada e a largura da banda de deslocamento sobre o cilindro (112) no lado da saída do forno de retardamento de chama (51) são iguais entre si.

De agora em diante, as larguras das bandas de deslocamento dos feixes de fibras sobre o cilindro no lado da entrada e sobre o cilindro no lado da saída de cada fornalha ou forno são medidas do mesmo modo descrito anteriormente. A largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras dentro do forno de retardamento de chama, mais especificamente, dentro da secção de tratamento térmico do forno de retardamento de chama, do ponto de vista da produtividade e prevenção de armazenamento de calor é preferivelmente de 4 mm ou superior, e de 20 mm ou inferior, e preferivelmente a largura de banda de deslocamento é mantida constante. Por exemplo, por uma largura de banda de deslocamento dos feixes de fibras de 4 mm, entende-se que os espaçamentos centro-a-centro (distâncias) entre os feixes de fibras adjacentes na direção da largura (na Fig. 6, a direção de cima para baixo no plano do papel) são de 4 mm. A largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras dentro da secção de tratamento térmico do forno de retardamento de chama pode ser calculada por um cálculo geométrico, a partir das larguras das bandas de deslocamento dos feixes de fibras sobre o cilindro (111) no lado da entrada e sobre o cilindro (112) no lado da saida do forno de retardamento de chama.

Em seguida, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras é alimentado ao forno de retardamento de chama (51) . O conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras desloca-se enquanto é sujeito ao tratamento retardador de chama dentro da secção de tratamento térmico (51a) do forno de retardamento de chama carregado com uma atmosfera oxidante, e depois sai para o exterior do forno de retardamento de chama (51) . Em seguida, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras é virado pelo primeiro cilindro de viragem do grupo de cilindros de viragem (119) proporcionado fora do forno de retardamento de chama (51) . Depois, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras passa novamente através da secção de tratamento térmico (51a) do forno de retardamento de chama para ser sujeito ao tratamento retardador de chama. Subsequentemente, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras é repetidamente sujeito ao tratamento retardador de chama entre os cilindros rotativos do grupo de cilindros de viragem (119) . Deste modo, é obtido o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama. A atmosfera de gás oxidante não está particularmente limitada desde que seja oxidativa, e é habitualmente utilizado ar como atmosfera de gás oxidante do ponto de vista da eficácia económica.

Nas Figs. 6 e 7, é ilustrado um forno de retardamento de chama; no entanto, no presente invento, é preferível um método no qual vários fornos de retardamento de chamas estão dispostos de forma contínua e as temperaturas de tratamento das secções de tratamento térmico destes fornos de retardamento de chama são gradualmente aumentadas de acordo com o progresso do tratamento retardador de chama dos feixes de fibras precursoras. Neste caso, as temperaturas das secções de tratamento térmico destes fornos de retardamento de chama são ajustadas a 200°C ou mais, e 300°C ou menos, do ponto de vista da prevenção de armazenamento de calor. 0 tempo do tratamento retardador de chama é preferivelmente de 20 minutos ou superior e de 120 minutos ou inferior, do ponto de vista da produtividade e prevenção de armazenamento de calor. A velocidade de transporte é preferivelmente de 3 m/min ou superior e de 20 m/min ou inferior, do ponto de vista da produtividade.

Quando uma pluralidade de fornos de retardamento de chama (n fornos de retardamento de chama) estão dispostos de forma contínua, o cilindro no lado da entrada do forno de retardamento de chama é o cilindro no lado da entrada do primeiro forno de retardamento de chama, através do qual o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras passa inicialmente, e o cilindro no lado da saída do forno de retardamento de chama é o cilindro no lado da saída no n-ésimo forno de retardamento de chama, através do qual o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras passa em último.

No método de produção de acordo com o presente invento, pela utilização de dois cilindros (120 e 121) paralelos entre si como se mostra na Fig. 9, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras pode ser alterada em cada uma das fornalhas e no forno (no(s) forno (s) de retardamento de chama, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras preferivelmente não é alterada mas mantida constante). Neste caso, representa êngulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação dos muitos feixes de fibras, alinhados lado a lado, que se deslocam entre estes dois cilindros, em relação ao plano perpendicular às direções dos eixos destes dois cilindros.

Tipicamente, o ângulo de inclinação máximo é o ângulo de inclinação do feixe de fibras localizado na extremidade da multitude dos feixes de fibras alinhados lado a lado, e o ângulo de inclinação do feixe de fibras diminui quando este se aproxima do centro dos feixes de fibras alinhados. Como se mostra na Fig. 9, o número de feixes de fibras localizado nas extremidades da multitude dos feixes de fibras é de dois, e os ângulos de inclinação destes dois feixes de fibras podem ser iguais ou diferentes entre si. Quando os ângulos de inclinação dos dois feixes de fibras localizados em ambas as extremidades são iguais entre si, o mesmo ângulo é o ângulo de inclinação máximo , e quando os ângulos de inclinação destes dois feixes de fibras são diferentes entre si, o maior ângulo de inclinação destes dois ângulos de inclinação é o ângulo de inclinação máximo . ^Fig. 9 mostra um caso onde os ângulos de inclinação dos dois feixes de fibras localizados em ambas as extremidades são iguais entre si, e mostra um dos ângulos de inclinação máximo

Doravante, o ângulo de inclinação máximo na etapa de pré-carbonização é referido como 11 e o ângulo de inclinação máximo na etapa de carbonização é referido como 13. A fim de alterar a largura da banda de deslocamento do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama sujeito ao tratamento retardador de chama, o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização (52) e o cilindro (114) no lado da saida da fornalha de pré-carbonização (52), paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado anterior e no lado posterior (o lado da entrada e o lado da saida) da fornalha de pré-carbonização (52), podem ser utilizados como os dois cilindros (20 e 21) . Consequentemente, a alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras pode ser realizada dentro da fornalha de pré-carbonização (2); neste caso, o ângulo de inclinação máximo llé preferivelmente ajustado para se situar na faixa de 0,1° < 11 < 3,0°, e mais preferivelmente na faixa de 0,3°< 11 < 2,5°.

Quando o ângulo de inclinação máximo é superior a 0,1°, o aumento da distância entre o cilindro (113) e o cilindro (114) pode ser evitado facilmente, e o aumento do comprimento da fornalha de pré-carbonização pode ser evitado facilmente. Quando o ângulo de inclinação máximo é inferior a 3,0°, a ocorrência de torção pode ser evitada facilmente.

Os dois cilindros (113 e 114) anteriormente referidos podem ser, cada um, dispostos perpendicularmente à direção de deslocamento da multitude dos feixes de fibras retardadoras de chama alinhados lado a lado, obtidos da etapa de tratamento de retardamento de chama, e paralelamente ao plano formado por estes feixes de fibras.

Os cilindros (111 a 118) utilizados para alterar a largura da banda de deslocamento estão tipicamente dispostos no exterior de cada uma das fornalhas e do forno, como se mostra na Fig. 6, e alternativamente podem estar dispostos dentro de cada uma das fornalhas e do forno, e fora das secções de tratamento térmico de cada uma das fornalhas e do forno.

Na alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras, tendo em conta a produtividade da fornalha de pré-carbonização e o efeito dos produtos decompostos sobre a qualidade, quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada da secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização é representada por Pll, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saida da secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização é representada por P12, Pll e P12 são ajustadas para satisfazerem a faixa de 0,40 < (P12/P11) < 0,90 e preferivelmente a faixa de 0,50 < (P12/P11) < 0,85.

Como se mostra na Fig. 8, as larguras das bandas de deslocamento (Pll e P12) dos feixes de fibras na entrada e na saida da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização podem ser calculadas a partir das larguras das bandas de deslocamento (pl e p2), medidas pelo método anteriormente referido, dos feixes de fibras sobre os cilindros (113 e 114) dispostos respetivamente no lado da entrada e no lado da saida da fornalha de pré-carbonização, através de cálculos geométricos com as seguintes fórmulas (5) e (6) : (5)

(6)

Os símbolos nas fórmulas (5) e (6) são como segue:

Pll: Largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização P12: Largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saída da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização pl: Largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras sobre o cilindro disposto no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização p2: Largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras sobre o cilindro disposto no lado da saída da fornalha de pré-carbonização a: Distância desde uma posição (posição de medição de pl) sobre o cilindro disposto no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização até à entrada da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização b: Distância desde a entrada até à saída da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização c: Distância desde a saída da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização até uma posição (posição de medição de p2) sobre o cilindro disposto no lado da saída da fornalha de pré-carbonização

Como método para alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras, podem ser utilizadas técnicas previamente conhecidas, tais como um método em que se utilizam cilindros sulcados para o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização e para o cilindro (114) no lado da saída da fornalha de pré-carbonização, e um método no qual são combinados um pente-guia e um cilindro liso. 0 conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama é reconfigurado, quando necessário, com o cilindro (113) do lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, e depois é alimentado à fornalha de pré- carbonização (52) pela abertura de entrada para o feixe de fibras da fornalha de pré-carbonização (52). A atmosfera dentro da fornalha de pré-carbonização (52) é uma atmosfera de gás inerte. Como gás inerte podem ser utilizados azoto, árgon, ou similares; habitualmente, do ponto de vista da eficácia económica, é utilizado azoto. 0 conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama desloca-se na secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização enquanto é sujeito ao tratamento de pré-carbonização e, se for caso disso, ao estreitamento da largura da banda de deslocamento, e depois sai da fornalha de pré-carbonização (52) como o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas reconfigurado numa disposição em que a largura da banda de deslocamento foi alterada, quando necessário, com o cilindro (114) no lado da saida da fornalha de pré-carbonização. A secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização pode ser composta por uma pluralidade de blocos (secções) de temperatura ajustável. A temperatura da secção de tratamento térmico (52a) é preferivelmente aumentada gradualmente, desde uma temperatura superior à temperatura de tratamento mais elevada no forno de retardamento de chama; a temperatura de tratamento mais elevada da secção de tratamento térmico (52a) é ajustada a 500°C ou superior e 800°C ou inferior, do ponto de vista de desenvolvimento de resistência como fibra de carbono. 0 tempo do tratamento de pré-carbonização é preferivelmente de 0,6 minutos ou superior e de 3 minutos ou inferior, do ponto de vista da produtividade e desenvolvimento de resistência como fibra de carbono.

Em seguida, utilizando, como os dois cilindros (120) e (121) ilustrados na Fig. 9, o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização (53) e o cilindro (116) no lado da saída da fornalha de carbonização (53) , paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado anterior e no lado posterior (o lado da entrada e o lado da saída) da fornalha de carbonização (53), a alteração da largura da banda de deslocamento do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas pode ser realizada na fornalha de carbonização (53) . Os dois cilindros (115) e (116) podem, cada um, estar dispostos perpendicularmente à direção de deslocamento da multitude dos feixes de fibras pré-carbonizadas alinhados lado a lado, obtidos da etapa de pré-carbonização, e paralelamente ao plano formado por estes feixes de fibras.

Na alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras, tendo em conta a produtividade da fornalha de carbonização e o efeito dos produtos decompostos sobre a qualidade, quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização é representada por P13 e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saída da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização é representada por P14, P13 e P14 são ajustadas para satisfazerem a faixa de 0,40 ^ (P14/P13) < 0,90 e mais preferivelmente a faixa de 0,50 < (P14/P13) < 0,85.

As larguras das bandas de deslocamento (P13) e (P14) dos feixes de fibras na entrada e na saída da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização podem ser calculadas pelas mesmas fórmulas de cálculo utilizadas para as anteriormente referidas Pll e P12. Neste caso, como se mostra na Fig. 8, pl, p2 e de a a c correspondem a p3, p4 e de d a f, respetivamente. O ângulo de inclinação máximo 13 entre os ângulos de inclinação da multitude dos feixes de fibras alinhados lado a lado, que se deslocam entre os dois cilindros (115) e (116) , é preferivelmente ajustado, em relação ao plano perpendicular às direções dos eixos dos dois cilindros (115) e (116), dentro da faixa de 0,1° < 13 < 3,0°. Quando (ângulo de inclinação máximo é superior a 0,1°, o aumento da distância entre o cilindro (115) e o cilindro (116) pode ser evitado facilmente, assim como o aumento do comprimento da fornalha de carbonização. Quando o ângulo de inclinação máximo é inferior a 3,0°, a ocorrência de torção pode ser evitada facilmente. Além disso, o ângulo de inclinação máximo 13 é ainda preferivelmente ajustado dentro da faixa de 0,3° < 13 < 2,5°.

Como método para a alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras que se deslocam na fornalha de carbonização, pode ser utilizado o mesmo método anteriormente referido e aplicado na fornalha de pré-carbonização . 0 conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas é reconfigurado, quando necessário, com o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, e depois alimentado à fornalha de carbonização (53) a partir da abertura de entrada para o feixe de fibras da fornalha de carbonização (53). A atmosfera dentro da fornalha de carbonização (53) é uma atmosfera de gás inerte. 0 conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas desloca-se na secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização enquanto é sujeito ao tratamento de carbonização e, se for caso disso, ao estreitamento da largura da banda de deslocamento, e depois sai da fornalha de carbonização (53) como o conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina reconfigurado numa disposição em que a largura da banda de deslocamento foi alterada, se necessário, pelo cilindro (116) no lado da saída da fornalha de carbonização. A secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização pode ser composta por uma pluralidade de blocos de temperatura ajustável. A temperatura da secção de tratamento térmico (53a) é preferivelmente aumentada gradualmente desde uma temperatura superior à temperatura de tratamento mais elevada na fornalha de pré-carbonização; a temperatura de tratamento mais elevada da secção de tratamento térmico (53a) é ajustada a 1000°C ou superior. A temperatura na secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização é preferivelmente de 1200°C ou superior e de 1800°C ou inferior, do ponto de vista de desenvolvimento de resistência. 0 tempo do tratamento de carbonização é preferivelmente de 0,6 minutos ou superior e de 3 minutos ou inferior, do ponto de vista de produtividade e desenvolvimento de resistência. O conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina concluído no tratamento térmico na fornalha de carbonização (53) pode ser convertido, quando necessário, em feixes de fibras grafitadas pela passagem contínua do conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina através de uma fornalha de grafitação (54), mais especificamente da secção de tratamento térmico (54a) de uma fornalha de grafitação, carregada com uma atmosfera de gás inerte para evitar a oxidação dos feixes fibras, ajustada a uma temperatura excedendo os 2000°C. A posição de cada um dos feixes de fibras carbonizadas no conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina pode ser controlada pelos cilindros (117) e (118) dispostos fora da fornalha de grafitação (54) . Na Fig. 6, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras não é alterada na etapa de grafitação, e como tal a largura da banda de deslocamento sobre o cilindro (117) no lado da entrada da fornalha de grafitação (54) e a largura da banda de deslocamento sobre o cilindro (118) no lado da saída da fornalha de grafitação (54) são iguais.

Os feixes de fibras grafitadas ou carbonizadas assim obtidos podem ser melhorados no que diz respeito à afinidade e adesividade entre a fibra de carbono ou a fibra de grafite e a resina da matriz num material compósito, por tratamento de oxidação eletrolítica com eletrólitos conhecidos ou tratamento de oxidação em fase de vapor ou fase líquida. Quando necessário, por meio de métodos conhecidos, podem ser adicionados agentes de aderência aos assim obtidos feixes de fibras grafitadas ou carbonizadas. Quando necessário, podem ser utilizados métodos conhecidos incluindo, por exemplo, a instalação de um cilindro de tração para controlar a tensão dos feixes de fibras sob tratamento térmico.

EXEMPLOS

Em seguida, o primeiro aspeto do presente invento é descrito mais concretamente com base em Exemplos; no entanto, o método de produção de feixes de fibras de carbono, de acordo com o primeiro aspeto do presente invento, não está limitado a estes Exemplos.

Exemplo 1

No Exemplo 1, foram produzidas fibras de carbono utilizando um dispositivo com a estrutura apresentada na Fig. 1. No entanto, o número de blocos de feixes de fibras no Exemplo 1 é diferente do número de blocos de feixes de fibras na Fig. 1. Em cada um dos Exemplos de 1 a 12 e Exemplos

Comparativos de 1 a 3, os ângulos de inclinação dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades de cada um dos blocos de feixes de fibras que se deslocam entre um cilindro (21) e um cilindro (22) ilustrados nas Figs, de 2 a 4, em relação a um plano perpendicular aos eixos destes dois cilindros, foram concebidos para serem o mesmo ângulo, e este mesmo ângulo era o ângulo de inclinação máximo ( 1) .

Adicionalmente, em cada um dos Exemplos de 1 a 12 e Exemplos Comparativos de 1 a 3, os ângulos de inclinação dos blocos de feixes de fibras localizados em ambas as extremidades no conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras que se deslocam entre cilindros de ângulo ajustável (23 e 24) , em relação a um plano perpendicular aos eixos de um cilindro (22) e um cilindro (25), foram concebidos para serem o mesmo ângulo, e este mesmo ângulo era o ângulo de inclinação máximo ( 2). • Etapa de retardamento de chama

Foi preparado um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) arranjando 100 feixes de fibras precursoras acrílicas com uma única finura de fio de 0,8 dTex e um número de filamentos de 24000 a uma largura de banda de 10 mm (Pl: 10 mm) a intervalos iguais sobre um cilindro de guia sulcado. O conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) foi passado repetidamente através de um forno de retardamento de chama (1), com um grupo de cilindros dispostos nos lados esquerdo e direito do forno de retardamento de chama (1) e com circulação de ar quente a 230 a 270°C, sendo assim realizado um tratamento retardador de chama durante 50 minutos, e o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras (11) foi convertido num conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) . • Etapa 1 de alteração da largura da banda de deslocamento (Etapa (a))

Os 100 feixes de fibras que saem do forno de retardamento de chama (1) e que se deslocam alinhados lado a lado, de forma paralela, foram divididos em oito blocos; utilizando dois cilindros (um cilindro liso (21-1) e um cilindro sulcado (22-1)) dispostos em paralelo, a largura da banda de deslocamento do feixe de fibras em cada um dos oito blocos de feixes de fibras foi alterada para 9 mm. 0 cilindro sulcado (22-1) tinha sulcos de 9 mm de largura gravados em intervalos iguais, e o cilindro liso (21-1) e o cilindro sulcado (22-1) estavam a uma distância de 1 m entre si. Neste caso, os ângulos de inclinação ( -1) dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades de cada um dos blocos de feixes de fibras que se deslocavam entre o cilindro liso (21— 1) e o cilindro sulcado (22-1), em relação a um plano perpendicular aos eixos destes, era de 0,4° cada um. (Etapa (b))

Nos oito blocos de feixes de fibras, em que a largura da banda de deslocamento do feixe de fibras em cada um dos blocos de feixes de fibras foi alterada para 9 mm, os espaçamentos entre os blocos de feixes de fibras adjacentes foram diminuídos através do arranjo de cilindros ilustrado nas Figs. 2 e 3. A largura da banda de deslocamento foi assim alterada, tornando-se de 9 mm para todos os feixes de fibras. Mais especificamente, os blocos de feixes de fibras adjacentes foram aproximados entre si utilizando uma pluralidade de segundos pares de cilindros de ângulo ajustável (cilindros lisos (23-1) e cilindros lisos (24-1)) dispostos entre o primeiro par de cilindros (o cilindro sulcado (22-1) e o cilindro liso (25-1)). Os dois cilindros que constituíam o primeiro par de cilindros estavam dispostos paralelamente entre si, e os dois cilindros que constituíam cada um dos segundos pares de cilindros estavam também dispostos paralelamente entre si. Em cada um dos segundos pares de cilindros, o cilindro liso (23-1) e o cilindro liso (24-1) estavam dispostos a uma distância de 1 m entre si.

Neste caso, os ângulos de inclinação ( -2) dos blocos de feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras, os quais tinham sido divididos em oito blocos de feixes de fibras que se deslocavam entre os cilindros lisos de ângulo ajustável (23-1 e 24-1), em relação a um plano perpendicular aos eixos do cilindro sulcado (22-1) e do cilindro liso (25-1), eram cada um de 3,0°.

Através dos etapas de alteração da largura da banda de deslocamento (etapa (a) e etapa (b)) anteriormente descritos, foram obtidos 100 feixes de fibras alinhados lado a lado em paralelo, tendo a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras alterada de 10 mm (PI) para 9 mm (P2) , ou seja, obteve-se um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) possuindo uma largura da banda de deslocamento de 9 mm. ♦ Etapa de pré-carbonização

Em seguida, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12), possuindo uma largura da banda de deslocamento de 9 mm, foi introduzido numa fornalha de pré-carbonização (2), cuja grande parte da secção de aquecimento estava carregada com azoto e possuía uma distribuição de temperaturas de 300 a 600°C, a fim de ser tratado termicamente durante 2 minutos e desse modo convertido num conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13). ♦ Etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento A largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré- carbonizadas (13) que saem da fornalha de pré-carbonização (2) e se deslocam alinhados lado a lado em paralelo foi alterada de 9 mm (P2) para 5 mm (P3) pelo mesmo método anteriormente referido de alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras. Neste caso, os anteriormente referidos etapas (a) e (b) para alterar a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras foram realizados por um grupo de cilindros (5) consistindo nos cilindros de (21-2) a (25-2), tendo a mesma estrutura dos cilindros de (21-1) a (25-1), em vez do grupo de cilindros (4) consistindo nos cilindros de (21-1) a (25-1). Aqui, o cilindro liso (21-2) e o cilindro sulcado (22-2) estavam dispostos a uma distância de 1 m entre si. Os ângulos de inclinação ( -2) dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades em cada um dos blocos de feixes de fibras entre o cilindro liso (21-2) e o cilindro sulcado (22-2), em relação a um plano perpendicular aos eixos destes dois cilindros, eram de 1,4° cada um. Em cada um dos pares de cilindros lisos (23-2) e cilindros lisos (24-2), estes dois cilindros estavam dispostos a uma distância de 1 m entre si. Neste caso, os ângulos de inclinação ( 2-2) dos blocos de feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras, que consistiam em oito blocos de feixes de fibras entre os cilindros lisos de ângulo ajustável (23-2 e 24-2), em relação ao plano perpendicular aos eixos do cilindro sulcado (22-2) e do cilindro liso (25-2), eram de 11° cada um.

Foram obtidos deste modo 100 feixes de fibras deslocando-se alinhados lado a lado em paralelo, com uma largura da banda de deslocamento (P3) dos feixes de fibras de 5 mm, nomeadamente, foi obtido um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) tendo uma largura da banda de deslocamento de 5 mm. • Etapa de carbonização

Em seguida, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) com uma largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras alterada para 5 mm (P3) foi introduzido numa fornalha de carbonização (3) , na qual uma grande parte da secção de aquecimento estava carregada com azoto e tinha uma distribuição de temperaturas de 1000 a 1500°C, para ser tratado termicamente durante 2 minutos e desse modo convertido em 100 feixes de fibras deslocando-se alinhados lado a lado, de forma paralela, ou seja, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) foi convertido num conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina (14) . Além disso, o conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina (14) foi sujeito a um tratamento superficial de oxidação eletrolitica e a um tratamento de colagem para ser convertido em feixes de fibras de carbono.

Os feixes de fibras de carbono apresentavam uma qualidade satisfatória. A produtividade e a qualidade dos feixes de fibras de carbono apresentadas na Tabela 1 foram avaliadas com base nos seguintes padrões. • Produtividade : P3/P1 < 0,8, nomeadamente, um caso em que a largura da fornalha de carbonização (3) pode ser reduzida em 20% ou mais em relação à largura do forno de retardamento de chama (1). x: 0,8 < P3/P1, nomeadamente, um caso em que a largura da fornalha de carbonização (3) pode ser reduzida apenas em menos de 20% em relação à largura do forno de retardamento de chama (1). • Qualidade : A qualidade das fibras de carbono é excelente e absolutamente isenta de problemas. : A qualidade das fibras de carbono é algo baixa, mas isenta de problemas. x; A qualidade das fibras de carbono causa problemas.

Exemplo 2 O número dos blocos de feixes de fibras nas etapas 1 e 2 de alteração da largura da banda de deslocamento foi alterado para 5, 1-1 foi alterado para 0,6° em cada ângulo de inclinação correspondente, e -2 foi alterado para 2,3° em cada ângulo de inclinação correspondente. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Exemplo 3 A distância entre o cilindro liso (23-1) e o cilindro liso (24-1) foi alterada para 0,75 m em cada par de cilindros correspondentes e 2-1 foi alterado para 4o em cada ângulo de inclinação correspondente. Adicionalmente, a distância entre o cilindro liso (23-2) e o cilindro liso (24-2) foi alterada para 0,75 m em cada par de cilindros correspondente e 2-2 foi alterado para 15° em cada ângulo de inclinação correspondente. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Exemplo 4 O número dos blocos de feixes de fibras nas etapas 1 e 2 de alteração da largura da banda de deslocamento foi alterado para 4, e 1-1 foi alterado para 0,7° em cada ângulo de inclinação correspondente. A distância entre o cilindro liso (23-1) e o cilindro liso (24-1) foi alterada para 0,5 m em cada par de cilindros correspondente, e 2-1 foi alterado para 6o em cada ângulo de inclinação correspondente. A largura da banda de deslocamento, após a alteração, do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) que saiam da fornalha de pré-carbonização (2) e se deslocavam alinhados lado a lado, de forma paralela, ou seja, a largura da banda de deslocamento (P3) na etapa de carbonização, foi alterada para 7 mm. Além disso, a distância entre o cilindro liso (23-2) e o cilindro liso (24-2) foi alterada para 0,5 m em cada par de cilindros correspondente. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Exemplo 5 O número dos blocos de feixes de fibras na etapa 1 de alteração da largura da banda de deslocamento foi alterado para 5, e a largura da banda de deslocamento, após a alteração, do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12), ou seja, a largura da banda de deslocamento (P2) dos feixes de fibras na etapa de pré-carbonização, foi alterada para 8 mm. Adicionalmente, 1-1 foi alterado para 1,1° em cada ângulo de inclinação correspondente, e 2-1 foi alterado para 6o em cada ângulo de inclinação correspondente. Além disso, a largura da banda de deslocamento (P3) dos feixes de fibras na etapa de carbonização foi alterada para 8 mm; no Exemplo 5, a etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento não foi realizado, e o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) obtido da etapa de pré-carbonização foi alimentado aa etapa de carbonização com a largura da banda de deslocamento inalterada. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Exemplo 6 A largura da banda de deslocamento (P2) dos feixes de fibras na etapa de pré-carbonização foi alterada para 10 mm; no Exemplo 6, a etapa 1 de alteração da largura da banda de deslocamento não foi realizado, e o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) obtido da etapa de tratamento de retardamento de chama foi alimentado aa etapa de pré-carbonização com a largura da banda de deslocamento inalterada. Na etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento, o número de blocos do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) que saiam da fornalha de pré-carbonização (2) e se deslocavam alinhados lado a lado, de forma paralela, foi alterado para 5, 1-2 foi alterado para 1,7° em cada ângulo de inclinação correspondente, e 2-2 foi alterado para 9o em cada ângulo de inclinação correspondente. Além disso, a largura da banda de deslocamento (P3) dos feixes de fibras na etapa de carbonização foi alterada para 7 mm. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Exemplo Comparativo 1 A largura da banda de deslocamento, após alteração, do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12), nomeadamente, a largura da banda de deslocamento (P2) dos feixes de fibras na etapa de pré-carbonização, foi alterada para 7 mm. Adicionalmente, 1-1 foi alterado para 1,1° em cada ângulo de inclinação correspondente, e -2 foi alterado para 9o em cada ângulo de inclinação correspondente. Além disso, a largura da banda de deslocamento (P3) dos feixes de fibras na etapa de carbonização foi alterada para 7 mm; no Exemplo Comparativo 1, a etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento não foi realizado, e o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) obtido da etapa de pré-carbonização foi alimentado aa etapa de carbonização com a largura da banda de deslocamento inalterada. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Sob as condições do Exemplo Comparativo 1, quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) foi alterada (no momento da etapa 1 de alteração da largura da banda de deslocamento), ocorreu uma quebra de fio única no cilindro sulcado (22-1) e não foi possível obter feixes de fibras de carbono de qualidade satisfatória.

Exemplo Comparativo 2 A largura da banda de deslocamento, após a alteração, do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13), nomeadamente, a largura da banda de deslocamento (P3) dos feixes de fibras na etapa de carbonização, foi alterada para 3 mm. Adicionalmente, 1-2 foi alterado para 2,1° em cada ângulo de inclinação correspondente, e -2 foi alterado para 17° em cada ângulo de inclinação correspondente. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Sob as condições do Exemplo Comparativo 2, quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) foi alterada (no momento da etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento), ocorreu uma quebra de fio única no cilindro sulcado (22-2) e nao foi possível obter feixes de fibras de carbono de qualidade satisfatória.

Exemplo Comparativo 3

Sem alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras (sem realização dos etapas 1 e 2 de alteração da largura da banda de deslocamento, com o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama (12) obtido da etapa de tratamento de retardamento de chama sendo alimentado aa etapa de pré-carbonização com a largura da banda de deslocamento inalterada, e com o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas (13) obtido da etapa de pré-carbonização sendo alimentado aa etapa de carbonização com a largura da banda de deslocamento inalterada), foram utilizadas a fornalha de pré-carbonização e a fornalha de carbonização que possuíam a mesma largura do forno de retardamento de chama. Foram produzidos feixes de fibras de carbono sob as mesmas condições do Exemplo 1, com exceção destas alterações. Sob as condições do Exemplo Comparativo 3, foram obtidos feixes de fibras de carbono de qualidade satisfatória; no entanto, a carbonização foi realizada com uma fornalha de carbonização tendo uma largura superior ao necessário, e como tal a produtividade foi inferior à dos Exemplos.

Exemplo 7

Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, exceto que foram realizados os seguintes etapas 3 e 4 de alteração da largura da banda de deslocamento, respetivamente em lugar das etapas 1 e 2 de alteração da largura da banda de deslocamento. ♦ Etapa 3 de alteração da largura da banda de deslocamento A largura de banda de deslocamento (Pl: 10 mm) de 100 feixes de fibras que saíam do forno de retardamento de chama (1) e se deslocavam alinhados lado a lado, de forma paralela, foi alterada para 9 mm (P2) com os dois cilindros sulcados (dois cilindros sulcados tendo sulcos gravados a intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm e 9 mm, respetivamente) que se mostram na Fig. 5. A distância entre estes dois cilindros sulcados foi ajustada aim. Assim, foram obtidos 100 feixes de fibras que se deslocavam alinhados lado a lado, de forma paralela, possuindo uma largura da banda de deslocamento de 9 mm (um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama possuindo uma largura da banda de deslocamento de 9 mm). • Etapa 4 de alteração da largura da banda de deslocamento A largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas que saiam da fornalha de pré-carbonização (2) e se deslocavam alinhados lado a lado, de forma paralela, foi alterada de 9 mm (P2) para 5 mm (P3) pelo mesmo método anteriormente referido de alteração da largura da banda de deslocamento utilizando dois cilindros sulcados. Neste caso, a distância entre os dois cilindros sulcados (dois cilindros sulcados tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 9 mm e 5 mm, respetivamente) foi ajustada a 4 m. Assim, foram obtidos 100 feixes de fibras que se deslocavam alinhados lado a lado, de forma paralela, com 5 mm de largura da banda de deslocamento (P3) dos feixes de fibras (um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas possuindo uma largura da banda de deslocamento de 5 mm).

Sob as condições do Exemplo 7, no momento de alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras, de alguma forma ocorreu torção no cilindro sulcado (o cilindro sulcado referido pelo número de referência 27 como se mostra na Fig. 5) , e como tal a qualidade dos feixes de fibras de carbono foi algo inferior à dos Exemplos 1 a 6, mas os feixes de fibras eram de qualidade satisfatória quando comparados com os dos Exemplos Comparativos.

Exemplo 8 O número dos blocos de feixes de fibras nas etapas 1 e 2 de alteração da largura da banda de deslocamento foi alterado para 3, e 1-1 foi alterado para 1,0° em cada ângulo de inclinação correspondente. Adicionalmente, 1-2 foi alterado para 3,8° em cada ângulo de inclinação correspondente. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Sob as condições do Exemplo 8, no momento da alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras (no momento da etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento), de alguma forma ocorreu torção sobre o cilindro sulcado (22-2), e como tal a qualidade dos feixes de fibras de carbono foi algo inferior à dos Exemplos 1 a 6, mas os feixes de fibras eram de qualidade satisfatória quando comparados com os dos Exemplos Comparativos.

Exemplo 9 A distância entre o cilindro liso (23-1) e o cilindro liso (24-1) foi alterada para 0,5 m em cada par de cilindros correspondente, e 2-1 foi alterado para 6o em cada ângulo de inclinação correspondente. Adicionalmente, a distância entre o cilindro liso (23-2) e o cilindro liso (24-2) foi alterada para 0,5 m em cada par de cilindros correspondente, e 2-2 foi alterado para 22° em cada ângulo de inclinação correspondente. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Sob as condições do Exemplo 9, no momento da alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras (durante a etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento), de alguma forma ocorreu torção nos cilindros lisos (23-2) e (24-2), e como tal a qualidade dos feixes de fibras de carbono era algo inferior à dos Exemplos 1 a 6, mas os feixes de fibras eram de qualidade satisfatória quando comparados com os dos Exemplos Comparativos.

Exemplo 10 O número de feixes de fibras precursoras acrílicas foi alterado para 600. Na etapa 1 de alteração da largura da banda de deslocamento, a distância entre os dois cilindros (o cilindro liso (21-1) e o cilindro sulcado (22-1)) dispostos paralelamente entre si foi alterada para 9 m, 1-1 foi alterado para 0,2°, a distância entre o cilindro liso (23-1) e o cilindro liso (24-1) era de 1 m, nomeadamente a mesma do Exemplo 1, e 2-1 foi alterado para 17°. Além disso, na etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento, a distância entre o cilindro liso (21-2) e o cilindro sulcado (22-2) foi alterada para 9 m, 1-2 foi alterado para 1,0°, a distância entre o cilindro liso (23-2) e o cilindro liso (24— 2) foi alterada para 5 m, e 2-2 foi alterado para 13°. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Exemplo 11 O número dos feixes de fibras precursoras acrílicas foi alterado para 600. Na etapa 1 de alteração da largura da banda de deslocamento, a distância entre os dois cilindros (o cilindro liso (21-1) e o cilindro sulcado (22-1)) dispostos paralelamente entre si foi alterada para 12 m, 1-1 foi alterado para 0,2°, a distância entre o cilindro liso (23-1) e o cilindro liso (24-1) era de 1 m, nomeadamente a mesma do Exemplo 1, e 2-1 foi alterado para 17°. Além disso, na etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento, a distância entre o cilindro liso (21-2) e o cilindro sulcado (22-2) foi alterada para 12 m, 1-2 foi alterado para 0,7°, a distância entre o cilindro liso (23-2) e o cilindro liso (24— 2) foi alterada para 5 m, e 2-2 foi alterado para 13°. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Exemplo 12 O número dos feixes de fibras precursoras acrílicas foi alterado para 600 . Na etapa 1 de alteração da largura da banda de deslocamento, a distância entre os dois cilindros (o cilindro liso (21-1) e o cilindro sulcado (22-1)) dispostos paralelamente entre si foi alterada para 15 m, 1-1 foi alterado para 0,1°, a distância entre o cilindro liso (23-1) e o cilindro liso (24-1) era de 1 m, nomeadamente a mesma do Exemplo 1, e 2-1 foi alterado para 17°. Além disso, na etapa 2 de alteração da largura da banda de deslocamento, a distância entre o cilindro liso (21-2) e o cilindro sulcado (22-2) foi alterada para 15 m, 1-2 foi alterado para 0,6°, a distância entre o cilindro liso (23-2) e o cilindro liso (24- 2) foi alterada para 5 m, e 2-2 foi alterado para 13°. Foram preparados feixes de fibras de carbono do mesmo modo que no Exemplo 1, com exceção destas alterações. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória.

Os resultados de avaliação dos Exemplos e Exemplos Comparativos anteriormente referidos estão apresentados na Tabela 1.

Tabela 1

0 segundo e terceiro aspetos do presente invento serão em seguida descritos mais concretamente com base em Exemplos; no entanto, o método de produção de feixes de fibras de carbono, de acordo com o presente invento, não está limitado a estes Exemplos. Nos Exemplos 13 a 20 e Exemplos Comparativos 4 a 7, os ângulos de inclinação dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras que se deslocam entre o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização e o cilindro (114) no lado da salda da fornalha de pré-carbonização, ilustrados nas Figs. 6 a 8, em relação ao plano perpendicular aos eixos destes dois cilindros (113) e (114), foram concebidos para serem o mesmo ângulo, e este mesmo ângulo era o ângulo de inclinação máximo ( 11).

Adicionalmente, nos Exemplos 13 a 20 e Exemplos Comparativos 4 a 7, os ângulos de inclinação dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras que se deslocam entre o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização e o cilindro (116) no lado da saida da fornalha de carbonização, ilustrados nas Figs. 6 a 8, em relação ao plano perpendicular aos eixos destes dois cilindros (115 e 116), foram concebidos para serem o mesmo ângulo, e este mesmo ângulo era o ângulo de inclinação máximo ( 13).

Exemplo 13

Foi preparado um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras arranjando 50 feixes de fibras precursoras acrílicas com uma única finura de fio de 0,8 dTex e um número de filamentos de 24000, a uma largura de banda de 10 mm e em intervalos iguais sobre um cilindro sulcado (111) . O conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras foi deslocado em ziguezague num forno de retardamento de chama (51) com o grupo de cilindros de viragem (119) disposto nos lados esquerdo e direito do forno de retardamento de chama (51), no qual foi circulado ar quente de 230 a 270°C, sendo assim realizado um tratamento retardador de chama durante 50 minutos, e o conjunto de feixes precursores do tipo lâmina foi convertido num conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama. No forno de retardamento de chama não foi realizada qualquer alteração à largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras.

Enquanto o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama que saiam do forno de retardamento de chama (51) e se deslocavam alinhados lado a lado em paralelo, era alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de pré-carbonização (52) por meio de ambos, o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados a intervalos iguais com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (114) no lado da saída da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados a intervalos iguais com uma largura de sulco de 8 mm, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama era tratado termicamente durante 2 minutos na fornalha de pré-carbonização (52), cuja secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização estava carregada com azoto e tinha uma distribuição de temperaturas de 300 a 600°C, e deste modo o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama foi convertido num conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas. A largura da banda de deslocamento Pll dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P12 dos feixes de fibras à saída, da secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização, tal como calculado pelo cálculo geométrico eram de 9,9 e 8,1 mm, respetivamente.

Os parâmetros utilizados para o cálculo estão apresentados na Tabela 2.

Aqui, o ângulo de inclinação 11 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, era de 0,7°.

Em seguida, o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas foi introduzido na fornalha de carbonização (53) , cuja secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização estava carregada com azoto e tinha uma distribuição de temperaturas de 1000 a 1500°C, para ser tratado termicamente durante 2 minutos e deste modo convertido num conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina. Na fornalha de carbonização não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras, e os feixes de fibras foram deixados deslocar com uma largura de banda de 8 mm. Além disso, o conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina foi sujeito a um tratamento superficial de oxidação eletrolitica e a um tratamento de colagem para serem convertidos em feixes de fibras de carbono. A qualidade dos feixes de fibras de carbono era satisfatória, assim como a produtividade. A produtividade e a qualidade dos feixes de fibras de carbono foram avaliadas com base nos seguintes padrões. • Produtividade : A produtividade da fornalha de carbonizãç é melhorada em 10% ou mais em relação ao caso em que não é realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento. x: A produtividade da fornalha de carbonização é melhorada em menos de 10% em relação ao caso em que não é realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento. • Qualidade : A qualidade das fibras de carbono é excelente e absolutamente isenta de problemas. : A qualidade das fibras de carboné algo baixa, mas isenta de problemas. x; A qualidade das fibras de carbono causa problemas.

Exemplo 14

Foram preparados feixes de fibras de carbono sob as mesmas condições do Exemplo 13, exceto que as condições foram modificadas de modo a alterar o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de pré-carbonização (2) pela utilização de ambos, o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (114) no lado da saida da fornalha de pré-carbonização tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 6 mm. Não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização com larguras de banda de 10 e 6 mm, respetivamente. A largura da banda de deslocamento Pll dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P12 dos feixes de fibras à saída, da secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização tal como estimadas pelo cálculo geométrico, eram de 9,8 e 6,2 mm respetivamente. O ângulo de inclinação 11 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, era de 1,3°. A qualidade dos feixes de fibras de carbono obtidos era satisfatória, assim como a produtividade.

Exemplo 15

Foram preparados feixes de fibras de carbono sob as mesmas condições do Exemplo 13, exceto que as condições foram modificadas de modo a alterar o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de pré-carbonização (52) com a utilização de ambos, o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (114) no lado da saída da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 4 mm. Não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização a larguras de banda de 10 e 4 mm, respetivamente. A largura da banda de deslocamento Pll dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P12 dos feixes de fibras à saida, da secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização tal como estimadas pelo cálculo geométrico, eram de 9,7 e 4,3 mm respetivamente. 0 ângulo de inclinação 11 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, era de 2,0°. A qualidade dos feixes de fibras de carbono obtidos era satisfatória, assim como a produtividade.

Exemplo 16

Foram preparados feixes de fibras de carbono sob as mesmas condições do Exemplo 13, exceto que as condições foram modificadas de modo que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama fosse alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de pré-carbonização (52), com a utilização de ambos, o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (114) no lado da saida da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 5 mm. Não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização a larguras de banda de 10 e 5 mm, respetivamente. A largura da banda de deslocamento Pll dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P12 dos feixes de fibras à saída, da secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização, tal como estimadas pelo cálculo geométrico, eram de 9,5 e 5,5 mm respetivamente. O ângulo de inclinação 11 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, era de 3,1°. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram satisfatórios no que se refere à produtividade, mas parte dos feixes de fibras exibiu tendência para uma degradação da qualidade devido à ocorrência de torção, sendo a tendência para a degradação de um nível isento de problemas.

Exemplo Comparativo 4

Foram preparados feixes de fibras de carbono sob as mesmas condições do Exemplo 13, exceto que as condições foram modificadas, nomeadamente pela utilização do cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e do cilindro (114) no lado da saída da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e como tal não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento na fornalha de pré-carbonização (52). Também não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar com uma largura de banda de 10 mm no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização. Os feixes de fibras de carbono obtidos eram de qualidade satisfatória, mas a produtividade na etapa de carbonização era insuficiente comparada à dos Exemplos.

Exemplo Comparativo 5

Foram preparados feixes de fibras de carbono sob as mesmas condições do Exemplo 13, exceto que as condições foram modificadas de modo que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama fosse alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de pré-carbonização (52) com a utilização de ambos, o cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (114) no lado da saída da fornalha de pré-carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 3 mm. Não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras nem no forno de retardamento de chama nem na fornalha de carbonização, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de carbonização a larguras de banda de 10 e 3 mm, respetivamente. A largura da banda de deslocamento Pll dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P12 dos feixes de fibras à saida, da secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização, tal como estimadas pelo cálculo geométrico, eram de 9,7 e 3,4 mm respetivamente. Neste caso, o ângulo de inclinação 11 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (113) no lado da entrada da fornalha de pré-carbonização, era de 2,3°.

Sob as condições anteriormente referidas, em virtude da ocorrência do fenómeno de coesão provavelmente em consequência do gás de decomposição gerado durante o tratamento térmico de pré-carbonização e à ocorrência de retorcedura do fio devida aos feixes de fibras adjacentes no cilindro no lado da saida da fornalha de pré-carbonização, foi impossível obter feixes de fibras de carbono de qualidade satisfatória.

Exemplo 17

Foi preparado um conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras arranjando 50 feixes de fibras precursoras acrílicas com uma única finura de fio de 0,8 dTex e um número de filamentos de 24 000, a uma largura de banda de 10 mm, em intervalos iguais, sobre um cilindro sulcado (111). O conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras foi deslocado em ziguezague num forno de retardamento de chama (51) com o grupo de cilindros de viragem (119) disposto nos lados esquerdo e direito do forno de retardamento de chama (51), no qual foi circulado ar quente entre 230 e 270°C, sendo assim realizado um tratamento retardador de chama durante 50 minutos, e sendo o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras convertido num conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama. No forno de retardamento de chama não foi realizada qualquer alteraçao da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras. 0 conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama que saem do forno de retardamento de chama (51) e se deslocam alinhados lado a lado em paralela foi deixado mover-se com uma largura de banda inalterada de 10 mm sob condições tais que a largura da banda de deslocamento do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama não foi alterada; o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama foi tratado termicamente durante 2 minutos na fornalha de pré-carbonização (52) , cuja secção de tratamento térmico (52a) da fornalha de pré-carbonização estava carregada de azoto e tinha uma distribuição de temperaturas de 300 a 600°C, e desse modo o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama foi convertido num conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas.

Em seguida, enquanto o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas que saem da fornalha de pré-carbonização (52) e se deslocam alinhados lado a lado em paralelo estava a ser alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de carbonização (53) por meio de ambos, o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (116) no lado da saida da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 6 mm, era também tratado termicamente durante 2 minutos na fornalha de carbonização (53), cuja secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização estava carregada de azoto e tinha uma distribuição de temperaturas de 1000 a 1500°C, e assim o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas foi convertido num conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina. A largura da banda de deslocamento P13 dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P14 dos feixes de fibras à saida, da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização tal como estimadas pelo cálculo geométrico eram de 9,8 e 6,2 mm respetivamente. Os parâmetros utilizados para o cálculo estão apresentados na Tabela 3.

Neste caso, o ângulo de inclinação 13 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, era de 1,3°.

Subsequentemente, o conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina foi introduzido na fornalha de grafitação (54), cuja secção de tratamento térmico (54a) estava carregada com azoto e tinha uma distribuição de temperaturas de 1500 a 2500°C, e assim o conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina foi tratado termicamente durante 2 minutos para conversão num conjunto de feixes de fibras grafitadas do tipo lâmina. Na fornalha de grafitação, não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras e os feixes de fibras moviam-se com uma largura de banda de 6 mm. Além disso, o conjunto de feixes de fibras grafitadas do tipo lâmina foi sujeito a um tratamento superficial de oxidação eletrolitica e a um tratamento de colagem para conversão em feixes de fibras grafitadas. A qualidade destes feixes de fibras grafitadas era satisfatória, bem como a produtividade. A qualidade e a produtividade destes feixes de fibras grafitadas foram avaliadas com base nos seguintes padrões. • Produtividade : A produtividade da fornalha de grafitação é melhorada em 10% ou mais em relação ao caso em que não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento. x: A produtividade da fornalha de grafitação é melhorada em menos de 10% em relação ao caso em que não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento. • Qualidade : A qualidade das fibras grafitadas é excelente e absolutamente isenta de problemas. : A qualidade das fibras grafitadas é algo baixa, mas isenta de problemas. x: A qualidade das fibras grafitadas causa problemas.

Exemplo 18

Foram preparados feixes de fibras grafitadas sob as mesmas condições do Exemplo 17, exceto que as condições foram modificadas para que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas preparado sob as mesmas condições do Exemplo 13 fosse alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de carbonização (3), com a utilização de ambos, o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 8 mm, e o cilindro (116) no lado da saida da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 5 mm. Não foi realizada qualquer alteração na largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama e na fornalha de grafitação, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de grafitação a larguras de banda de 10 e 5 mm, respetivamente. A largura da banda de deslocamento P13 dos feixes de fibras à entrada e a largura da banda de deslocamento P14 dos feixes de fibras à saida da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização tal como estimadas pelo cálculo geométrico eram de 7,9 e 5,2 mm, respetivamente. Neste caso, o ângulo de inclinação 13 deada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, era de 1,0°. A qualidade dos feixes de fibras grafitadas obtidos era satisfatória, bem como a produtividade.

Exemplo 19

Foram preparados feixes de fibras grafitadas sob as mesmas condições do Exemplo 17, exceto que as condições foram modificadas para que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas preparado sob as mesmas condições do Exemplo 14 fosse alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de carbonização (53) por meio de ambos, o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 6 mm, e o cilindro (116) no lado da saida da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 4 mm. Não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama e na fornalha de grafitação, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de grafitação a larguras de banda de 10 e 4 mm, respetivamente. A largura da banda de deslocamento P13 dos feixes de fibras à entrada e a largura da banda de deslocamento P14 dos feixes de fibras à saida da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização tal como estimadas pelo cálculo geométrico eram de 5,9 e 4,1 mm respetivamente. Neste caso, o ângulo de inclinação 13 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, era de 0,7°. Os feixes de fibras grafitadas obtidos eram de qualidade satisfatória, bem como a produtividade.

Exemplo 20

Foram preparados feixes de fibras grafitadas sob as mesmas condições do Exemplo 17, exceto que as condições foram alteradas para que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas fosse alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de carbonização (3) por meio de ambos, o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (116) no lado da saida da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 5 mm. Não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama, na fornalha de pré-carbonização e na fornalha de grafitação, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de pré-carbonização à largura de banda de 10 mm e na fornalha de grafitação à largura de banda de 5 mm. A largura da banda de deslocamento P13 dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P14 dos feixes de fibras à saida, da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização tal como estimadas pelo cálculo geométrico eram de 9,5 e 5,5 mm respetivamente. Neste caso, o ângulo de inclinação 13 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, era de 3,1°. Os feixes de fibras grafitadas obtidos eram satisfatórios no que se refere à produtividade, mas parte dos feixes de fibras exibiu uma degradação da qualidade devida à ocorrência de torção, sendo a degradação da qualidade de um nivel isento de problemas.

Exemplo Comparativo 6

Foram preparados feixes de fibras grafitadas sob as mesmas condições do Exemplo 17, exceto que as condições foram alteradas, nomeadamente pela utilização do cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e do cilindro (116) no lado da saida da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e como tal não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento na fornalha de carbonização (53). Também não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama, na fornalha de pré-carbonização e na fornalha de grafitação, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar a uma largura de banda de 10 mm em cada uma destas fornalhas e no forno. Os feixes de fibras grafitadas obtidos eram de qualidade satisfatória, mas a produtividade na etapa de carbonização era insuficiente comparada à dos Exemplos.

Exemplo Comparativo 7

Foram preparados feixes de fibras grafitadas sob as mesmas condições do Exemplo 17, exceto que as condições foram alteradas de modo que o conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré-carbonizadas fosse alterado no que se refere à largura da banda de deslocamento na fornalha de carbonização (53) por meio de ambos, o cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 10 mm, e o cilindro (116) no lado da saída da fornalha de carbonização, tendo sulcos gravados em intervalos iguais, com uma largura de sulco de 3 mm. Não foi realizada qualquer alteração da largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras no forno de retardamento de chama, na fornalha de pré-carbonização e na fornalha de grafitação, e deixaram-se os feixes de fibras deslocar no forno de retardamento de chama e na fornalha de pré-carbonização a uma largura de banda de 10 mm e na fornalha de grafitação a uma largura de banda de 3 mm. A largura da banda de deslocamento P13 dos feixes de fibras à entrada, e a largura da banda de deslocamento P14 dos feixes de fibras à saída, da secção de tratamento térmico (53a) da fornalha de carbonização tal como estimadas pelo cálculo geométrico eram de 9,7 e 3,4 mm respetivamente. Neste caso, o ângulo de inclinação 13 de cada um dos feixes de fibras localizados em ambas as extremidades do conjunto de feixes de fibras carbonizadas do tipo lâmina, em relação ao plano perpendicular à direção do eixo do cilindro (115) no lado da entrada da fornalha de carbonização, era de 2,3°.

Sob as condições anteriormente referidas, em virtude da ocorrência de retorcedura do fio devida aos feixes de fibras adjacentes sobre o cilindro no lado da saída da fornalha de carbonização, foi impossível obter feixes de fibras de carbono de qualidade satisfatória. Os resultados da avaliação dos Exemplos e Exemplos Comparativos anteriormente referidos estão apresentados nas Tabelas 2 e 3.

Tabela 2

Tabela 3

Descrição dos símbolos 1: Forno de retardamento de chama 2: Fornalha de pré-carbonização 3: Fornalha de carbonização 4: Grupo de cilindros 5: Grupo de cilindros 11: Conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras precursoras 12: Conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras retardadoras de chama 13: Conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras pré- carbonizadas 14: Conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras de carbono 21: Cilindro liso 22: Cilindro sulcado 23: Cilindro liso de ângulo ajustável 24: Cilindro liso de ângulo ajustável 25: Cilindro liso 26: Cilindro sulcado 27: Cilindro sulcado 31: Grupo de conjuntos do tipo lâmina de feixes de fibras antes da divisão 32: Feixe de fibras da extremidade num bloco de feixes de fibras

Bl a B3: Bloco de feixes de fibras lÂngulo de inclinação máximo dos feixes de fibras em cada um dos blocos de feixes de fibras em relação a um plano perpendicular aos eixos do cilindro liso (21) e do cilindro sulcado (22) 2 ângulo de inclinação máximo da direção do deslocamento dos blocos de feixes de fibras no conjunto do tipo lâmina de feixes de fibras que se deslocam entre os cilindros lisos de ângulo ajustável (23) e (24) em relação a um plano perpendicular aos eixos do cilindro sulcado (22) e do cilindro liso (25) 51: Forno de retardamento de chama 51a: Secção de tratamento térmico do forno de retardamento de chama 52: Fornalha de pré-carbonização 52a: Secção de tratamento térmico da fornalha de pré- carbonização 53: Fornalha de carbonização 53a: Secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização 54: Fornalha de grafitação 54a: Secção de tratamento térmico da fornalha de grafitação 111: Cilindro no lado da entrada do forno de retardamento de chama 112: Cilindro no lado da saída do forno de retardamento de chama 113: Cilindro no lado da entrada da fornalha de pré- carbonização 114: Cilindro no lado da saída da fornalha de pré- carbonização 115: Cilindro no lado da entrada da fornalha de carbonização 116: Cilindro no lado da salda da fornalha de carbonização 117: Cilindro no lado da entrada da fornalha de grafitação 118: Cilindro no lado da salda da fornalha de grafitação 119: Cilindro de viragem

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método de produção de feixes de fibras de carbono, compreendendo: uma etapa de retardamento de chama para conversão de uma pluralidade de feixes de fibras precursoras em feixes de fibras retardadoras de chama, por tratamento térmico da pluralidade de feixes de fibras precursoras numa atmosfera de gás oxidante entre 200 e 300°C, numa disposição em que os vários feixes de fibras precursoras estão alinhados lado a lado, de forma paralela; uma etapa de pré-carbonização para conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, por tratamento térmico dos feixes de fibras retardadoras de chama numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 500 a 800°C, numa disposição em que os feixes de fibras retardadoras de chama estão alinhados lado a lado, de forma paralela; e uma etapa de carbonização para conversão dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 1000°C ou superior, numa disposição em que os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização estão alinhados lado a lado, de forma paralela, em que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de tratamento de retardamento de chama é representada por Pl, a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de pré-carbonização é representada por P2, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras na etapa de carbonização é representada por P3, as seguintes relações são satisfeitas:

   (D (2)
2. 2. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 1, compreendendo adicionalmente: (a) uma etapa para tornar menor a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras presentes em cada um de 2 ou mais e de 20 ou menos blocos de feixes de fibras, sendo os referidos blocos de feixes de fibras subgrupos dos feixes de fibras retardadoras de chama obtidos da etapa de retardamento de chama, ou sendo subgrupos dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização obtidos da etapa de pré-carbonização, ou sendo subgrupos de cada um dos feixes de fibras retardadoras de chama e dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização; e (b) uma etapa de aproximação entre si dos blocos de feixes de fibras adjacentes, para todos os blocos de feixes de fibras cuja largura de banda de deslocamento foi tornada menor na etapa (a) .
3. 3. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 2, em gue é utilizado um cilindro sulcado ou um pente-guia na etapa (a) a fim de diminuir a largura da banda de deslocamento.
4. 4. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 2, em que a etapa (a) é realizada utilizando dois cilindros dispostos paralelamente entre si.
5. 5. Método de produção de feixes de fibras de carbono, de acordo com a reivindicação 2, em que na etapa (a) são utilizados pelo menos dois cilindros dispostos paralelamente entre si para diminuir a largura da banda de deslocamento, em que é utilizado um pente-guia para além dos dois cilindros; ou é utilizado um cilindro sulcado como pelo menos um dos dois cilindros.
6. 6. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 2, em que a etapa (a) é realizada utilizando dois cilindros dispostos paralelamente entre si, em que o ângulo de inclinação máximo dos feixes de fibras em cada um dos blocos de feixes de fibras que se deslocam entre os dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos dos dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°.
7. 7. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com qualquer das reivindicações de 4 a 6, em que a distância entre os dois cilindros dispostos paralelamente entre si, utilizados na etapa (a), é de 750 mm ou superior.
8. 8. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com qualquer das reivindicações de 2 a 7, em que a etapa (b) é realizada utilizando uma pluralidade de segundos pares de cilindros de ângulo ajustável dispostos entre um primeiro par de cilindros, e em que cada um do primeiro par de cilindros e dos segundos pares de cilindros consiste em dois cilindros dispostos paralelamente entre si, e o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação de todos os blocos de feixes de fibras que se deslocam entre os segundos pares de cilindros, em relação a um plano perpendicular aos eixos dos dois cilindros que constituem o primeiro par de cilindros, é ajustado a um valor inferior a 20° .
9. 9. Método de produção de feixes de fibras de carbono, compreendendo: uma etapa de retardamento de chama para conversão de uma multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono em feixes de fibras retardadoras de chama, por tratamento térmico num forno de retardamento de chama da multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono numa atmosfera de gás oxidante entre 200 e 300°C, numa disposição em que os vários feixes de fibras precursoras de fibras de carbono estão alinhados lado a lado; uma etapa de pré-carbonização para conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, por tratamento térmico numa fornalha de pré-carbonização dos feixes de fibras retardadoras de chama numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 500 a 800°C, numa disposição em que os feixes de fibras retardadoras de chama estão alinhados lado a lado; e uma etapa de carbonização para conversão dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico numa fornalha de carbonização dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte, com a temperatura de tratamento mais elevada de 1000°C ou superior, numa disposição em que os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização estão alinhados lado a lado, em que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada de uma secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é representada por Pll, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saída da secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é representada por P12, a seguinte relação é satisfeita:

   (3)
10. 10. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 9, em que a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras que se deslocam na secção de tratamento térmico da fornalha de pré-carbonização é alterada utilizando dois cilindros paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado da entrada e no lado da saída da fornalha de pré-carbonização, em que o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação da multitude de feixes de fibras alinhados lado a lado que se deslocam entre os dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos dos dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°.
11. 11. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P13, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saída da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P14, a seguinte relação é satisfeita:

    (4)
12. 12. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 11, em que a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras que se deslocam na secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é modificada utilizando dois cilindros paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado da entrada e no lado da saída da fornalha de carbonização, em que o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação da multitude de feixes de fibras alinhados lado a lado que se deslocam entre estes dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos destes dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°.
13. 13. Método de produção de feixes de fibras de carbono, compreendendo: uma etapa de retardamento de chama para conversão de uma multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono em feixes de fibras retardadoras de chama, por tratamento térmico num forno de retardamento de chama da multitude de feixes de fibras precursoras de fibras de carbono numa atmosfera de gás oxidante entre 200 e 300°C, numa disposição em que os vários feixes de fibras precursoras de fibras de carbono estão alinhados lado a lado; uma etapa de pré-carbonização para conversão dos feixes de fibras retardadoras de chama em feixes de fibras tratadas por pré-carbonização, por tratamento térmico numa fornalha de pré-carbonização dos feixes de fibras retardadoras de chama numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 500 a 800°C, numa disposição em que os feixes de fibras retardadoras de chama estão alinhados lado a lado; e uma etapa de carbonização para conversão dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização em feixes de fibras de carbono, por tratamento térmico numa fornalha de carbonização dos feixes de fibras tratadas por pré-carbonização numa atmosfera de gás inerte com a temperatura de tratamento mais elevada de 1000°C ou superior, numa disposição em que os feixes de fibras tratadas por pré-carbonização estão alinhados lado a lado, em que quando a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à entrada da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P13, e a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras à saida da secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é representada por P14, a seguinte relação é satisfeita:

    (4)
14. 14. Método de produção de feixes de fibras de carbono de acordo com a reivindicação 13, em que a largura da banda de deslocamento dos feixes de fibras que se deslocam na secção de tratamento térmico da fornalha de carbonização é modificada utilizando dois cilindros paralelos entre si, dispostos respetivamente no lado da entrada e no lado da saida da fornalha de carbonização, em que o ângulo de inclinação máximo entre os ângulos de inclinação da multitude de feixes de fibras alinhados lado a lado que se deslocam entre os dois cilindros, em relação a um plano perpendicular às direções dos eixos dos dois cilindros, é ajustado a mais de 0,1° e a menos de 3,0°.