TW201313982A - 蒸氣延伸裝置 - Google Patents

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Abstract

一種蒸氣延伸裝置，包括：導入有加壓蒸氣的蒸氣室(10)、鄰接於該蒸氣室的絲條入口的第1密封室(2)及鄰接於該蒸氣室的絲條出口的第2密封室(3)，將加壓蒸氣施加到移行絲條(Z)且使移行絲條(Z)延伸。該蒸氣室包括將蒸氣予以導入的蒸氣導入部(4)，該第1密封室(2)及第2密封室(3)包括曲徑密封部(22、32)，該曲徑密封部(22、32)各設置有自內壁面上下分別朝向該絲條延伸的多個板片(21a、21b；31a、31b)。該蒸氣延伸裝置包括防止移行的絲條與該板片發生接觸的第1絲條位置限制條(8)及/或第2絲條位置限制條(7)。各絲條位置限制條在與該絲條的移行方向正交的方向上延伸且在水平的方向上延伸，隔著該絲條而配設於該蒸氣導入部(4)的相反側，且配置在第2密封室及/或第1密封室的該多個板片中的如下的板片與該蒸氣導入部(4)之間，該板片是相對於該絲條位於與該第1絲條位置限制條(8)及/或第2絲條位置限制條(7)相同的上側或下側且處於最靠近該蒸氣室處。通過該各絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面配置於與如下的水平面相距0.1mm以上且靠近絲條的位置，該水平面是通過相對於該絲條而處於與各絲條位置限制條相同的上側或下側的該第2密封室(3)及/或第1密封室(2)的該多個板片中，前端最靠近該絲條的點的水平面。

Description

蒸氣延伸裝置
本發明是有關於一種纖維絲條的蒸氣(steam)延伸裝置。更詳細而言，本發明特別是有關於一種蒸氣延伸裝置，該蒸氣延伸裝置適合於：以高倍率來穩定地使丙烯酸(acryl)系碳纖維用前驅物纖維絲條能夠延伸。
先前，於纖維製造領域中，使用加壓蒸氣的延伸技術已為人所知。原因在於：加壓蒸氣可獲得比大氣壓條件下的熱水更高的溫度，並且水分的存在會使纖維素高分子產生可塑化效果(plasticizing effect)，從而能夠實現高倍率的延伸。
另一方面，於使用加壓蒸氣的延伸裝置中，有時絲條會因噴出的加壓蒸氣而搖動，且與裝置內部的構成部件發生摩擦。特別是，於蒸氣延伸裝置的曲徑密封(labyrinth seal)部分，為了使蒸氣的密封性提高，較佳為採用曲徑密封構造，該曲徑密封構造包括多個自密封室的內壁面朝絲條呈直角地延伸的板片，但當上述曲徑密封部分與絲條發生接觸時，會使絲條表面受損，並且成為產生如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障(trouble)的原因。此種故障於後續的耐焰化、碳化等製程中，亦成為進一步產生絨毛，從而損害所獲得的碳纖維的品質的原因。
作為防止在使用加壓蒸氣的延伸裝置中使絲條產生絨 毛的方法，至今為止，例如已提出了如下的方法：如日本專利特開平7-70862號公報(專利文獻1)般，於蒸氣即將到達絲條之前，先擰緊絲條的方法；或者，如日本專利特開平8-246284號公報(專利文獻2)般，設置用以對導入的絲條進行預熱的蒸氣箱(steam box)的方法；以及，如日本專利特開2008-240203號公報(專利文獻3)、日本專利特開2009-174073號公報(專利文獻4)等般，將圓筒狀的導引件(guide)配設於延伸裝置的正前方，使該導引件與絲條發生接觸，藉此，將扭絞部分予以除去的方法。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平7-70862號公報
[專利文獻2]日本專利特開平8-246284號公報
[專利文獻3]日本專利特開2008-240203號公報
[專利文獻4]日本專利特開2009-174073號公報
然而，即便使用上述專利文獻1~專利文獻4所揭示的技術，亦無法完全防止絲條與曲徑部分發生接觸，從而未能夠大幅度地改善由單纖維切斷引起的品質的下降、及生產效率的下降。
本發明的目的在於提供一種蒸氣延伸裝置，該蒸氣延伸裝置於對絲條實施加壓蒸氣延伸時，防止絲條與蒸氣延伸裝置的曲徑密封部分發生接觸，藉此，能夠大幅度地改善絨毛的產生或斷絲故障，且能夠製造高品質的碳纖維用 前驅物纖維。
本發明的基本構成是一種蒸氣延伸裝置，該蒸氣延伸裝置具備：導入有加壓蒸氣的蒸氣室、鄰接於上述蒸氣室的絲條入口的第1密封室及鄰接於上述蒸氣室的絲條出口的第2密封室，上述蒸氣延伸裝置將加壓蒸氣給予移行的絲條且使該移行的絲條進行延伸，上述蒸氣室具有將蒸氣予以導入的蒸氣導入部，上述第1密封室及上述第2密封室具有曲徑密封部，該曲徑密封部具有自內壁面上下而分別朝向上述絲條延伸設置的多個板片，上述蒸氣延伸裝置具有第1絲條位置限制條，該第1絲條位置限制條防止移行的絲條與上述板片發生接觸，上述第1絲條位置限制條處於與上述絲條的移行方向為正交的方向且處於水平的方向，相對於上述絲條而處於上述蒸氣導入部的相反側，且相對於上述絲條而位於與上述蒸氣導入部相同的上側或下側，且配置在處於最靠近蒸氣室處的上述第2密封室的板片與上述蒸氣導入部之間；通過上述第1絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面是配置於與如下的水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，上述水平面是通過相對於上述絲條處於與上述第1絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第1密封室的上述多個板片中的、最靠近上述絲條的點的水平面。
根據較佳形態，上述第1絲條位置限制條為棒狀或板狀，且靠近絲條的部分是沿著絲條移行方向經R加工。而且，對於上述第1絲條位置限制條而言，於蒸氣室中，可 將上述第1絲條位置限制條的最靠近絲條的點配置為：與上述蒸氣室的絲條出口平面相距上述蒸氣室的絲條移行方向的長度的1/4以下的距離。
又，較為理想的是，上述板片的靠近絲條的部分為沿著絲條移行方向經R加工的板片。
而且，較佳為，上述蒸氣延伸裝置包括第2絲條位置限制條，該第2絲條位置限制條防止移行的絲條與上述板片發生接觸，上述第2絲條位置限制條處於與上述絲條的移行方向為正交的方向且處於水平的方向，相對於上述絲條處於上述蒸氣導入部的相反側，且配置於上述第1密封室的板片與上述蒸氣導入部之間，上述第1密封室的板片相對於上述絲條處於與上述第1絲條位置限制條相同的上側或下側及最靠近蒸氣室處，通過上述第2絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面配置於與如下的水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，上述水平面是通過相對於上述絲條處於與上述第2絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第1密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面。
較為理想的是，上述第2絲條位置限制條為棒狀或板狀，且靠近絲條的部分沿著絲條移行方向經R加工，對於上述第2絲條位置限制條而言，較佳為於蒸氣室中，將上述第2絲條位置限制條的最靠近絲條的點配置為與上述蒸氣室的絲條入口平面相距如下的距離，該距離為上述蒸氣室的絲條移行方向的長度的1/4以下。又，較為理想的是， 上述板片的靠近絲條的部分為沿著絲條移行方向經R加工的板片。
而且，第3絲條位置限制條處於與上述絲條的移行方向正交的方向且處於水平的方向，且配置於比隔著絲條的上側及/或下側的上述第1密封室中的板片中，最靠近裝置的絲條入口的板片更靠絲條移行方向上游側的靠近位置，通過上述第3絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面配置於與如下的水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，該位置使第3絲條位置限制條的最靠近絲條的點、與最靠近上述絲條入口的板片的最靠近絲條的點的距離為100 mm以下，上述水平面是通過相對於上述絲條處於與上述第3絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第1密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面。
而且，在與上述絲條的移行方向正交的方向且在水平的方向上，將第4絲條位置限制條配置於比隔著絲條的上側及/或下側的上述第2密封室中的板片中，最靠近裝置的絲條出口的板片更靠絲條移行方向下游側的靠近位置，通過上述第4絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面可配置於與如下的水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，該位置使第4絲條位置限制條的最靠近絲條的點、與最靠近上述絲條出口的板片的最靠近絲條的點的距離為100 mm以下，上述水平面是通過相對於上述絲條處於與上述第4絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第2密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面。
上述第3絲條位置限制條及/或上述第4絲條位置限制條各自的靠近絲條的部分可為沿著絲條移行方向經R加工的棒狀或板狀。又，上述板片的靠近絲條的部分較佳為沿著絲條移行方向經R加工的板片。
可將上述各絲條位置限制條設為非旋轉條，上述各絲條位置限制條的表面粗糙度Ra可為0.4 a以下的值。
上述蒸氣室可為管型蒸氣室，或亦可為箱型蒸氣室。
上述各絲條位置限制條較佳為塗佈有陶瓷的不鏽鋼製或鈦製、或者鍍敷有硬質鉻的鐵製或鍍敷有硬質鉻的不鏽鋼製的絲條位置限制條。
根據本發明，可確實地防止加壓蒸氣延伸裝置的曲徑密封部分與絲條發生接觸，可防止如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障，使獲得的絲條保持高品質，從而可穩定地製造上述絲條。
以下，一面參照圖式，一面詳細地對本發明的代表性的實施形態進行說明。
圖1是表示本發明的蒸氣延伸裝置1的概略構成的縱剖面圖，該蒸氣延伸裝置1用以於加壓蒸氣的環境中，使移行的絲條延伸。本發明的加壓蒸氣延伸裝置1的可適用範圍並不特別地受到纖維的種類、製程等限定，但本發明的加壓蒸氣延伸裝置1特別是在需要高紡絲速度的情形時有效果，而且特別適合於：以丙烯酸纖維為代表的碳纖維 前驅物纖維等的絲條或其他合成纖維絲條的細纖度化、高倍率的延伸、以及高速化等。於加壓蒸氣延伸的前後，可適當地進行纖維製造的領域中所眾所周知的製程。例如，於對丙烯酸系纖維進行溶液紡絲的情形時，可於將如下的溶液進行紡絲之後，在延伸時進行本發明的蒸氣延伸，上述溶液是：將丙烯腈(acrylonitrile)的均聚物(homopolymer)、或包含共聚單體(co-monomer)的丙烯腈系共聚物作為原料聚合物，溶解於眾所周知的有機溶劑或無機溶劑所得的溶液。於上述情形時，紡絲方法亦可為所謂的濕式、乾濕式、及乾式中的任一種方法，且於紡絲之後的製程中，可實施脫溶劑、浴中延伸、油劑附著處理、以及乾燥等。蒸氣延伸亦可於纖維製造的任何階段中實施，但於溶液紡絲的情形時，較佳為：於以某種程度將絲條中的溶劑予以除去之後，即，於清洗之後或於浴中延伸之後，或者於乾燥之後，再實施上述蒸氣延伸；但根據獲得高配向的纖維的觀點，更佳為於乾燥之後實施上述蒸氣延伸。
於本發明中，所謂絲條，是指：將多根單纖維捆束而成的纖維束。
可適當地將延伸環境的蒸氣壓設定為加壓狀態的壓力，即，高於大氣壓的壓力，且該蒸氣壓只要為依照目的的壓力即可，並無特別的限定。亦即，可根據延伸的纖維的種類、蒸氣延伸製程中的處理狀態、或作為目的之纖維特性等，適當地對上述蒸氣壓進行設定。
如圖1所示，本發明的加壓蒸氣延伸裝置1包括：蒸氣室10，導入有加壓蒸氣；以及絲條入口側的第1密封室2及絲條出口側的第2密封室3，分別配置於上述蒸氣室10的絲條移行方向的前後。
上述蒸氣室10包括：高壓、高溫的蒸氣導入部4。本實施形態中的蒸氣導入部4包括：蒸氣導入口11，形成於上述蒸氣室10的底部中央；以及蒸氣配管12，將外部的未圖示的蒸氣供給源及上述蒸氣導入口11之間予以連接。於圖示的例子中，將上述蒸氣導入部4配設於蒸氣室10的底部中央，但亦可將上述蒸氣導入部4配設於蒸氣室10的天花板部中央、或底部中央與天花板部中央該兩處。
上述第1密封室2及上述第2密封室3包括：曲徑密封部22、32；所述曲徑密封部22、32包括：自內壁面上下而分別朝向上述絲條延伸設置的多個板片。
如圖1~圖8所示，於第1密封室2及第2密封室3的各絲條移行路徑13、14中，多個板片9、21a、21b；31a、31b自各密封室2、3的內壁面21、31的上下，朝向沿著一個方向移行的絲條Z而呈直角地延伸，且分別構成第1密封室2及第2密封室3內的曲徑密封部22、32。上述板片9、21a、21b；31a、31b中，除了板片9以外，其他板片具有相同的高度，但例如，如圖2、圖4、圖6及圖8所示，有時將配設於如下的部位的板片9的高度設定得高於其他板片的高度，上述部位是分別最靠近各曲徑密封部22、32的各絲條入口及絲條出口的部位。而且，沿著絲條 移行方向，對上述高度高的板片9的前端進行R加工，從而極力防止上述板片9與絲條Z發生摩擦。此處，亦可代替後述的第1絲條位置限制條~第4絲條位置限制條8、7、5、6，而將上述高度高的板片9用作絲條位置限制條。
當然，一般而言，排除上述板片9，僅使多個同等高度的上述板片21a、21b；31a、31b自第1密封室2及第2密封室3的各內壁面21、31的上下，朝向絲條Z而延伸設置。再者，上述多個板片21a、21b；31a、31b不僅可配設為自內壁面21、31的上下延伸設置，且亦可配設為自內壁面21、31的上下左右分別朝向絲條Z而呈直角地延伸。
連續的多根絲條Z呈水平地排列，且自加壓蒸氣延伸裝置1的絲條入口2a導入至第1密封室2，通過蒸氣室10的絲條入口10a及絲條出口10b之間所形成的狹縫狀剖面的絲條移行路徑14，且朝向第2密封室3的絲條出口3a連續地移行之後，自該絲條出口3a送出至外部的未圖示的下一製程。上述絲條Z於自上述絲條移行路徑13朝向絲條移行路徑14移行的期間，在蒸氣室10的高溫、高壓的蒸氣環境內，以規定的延伸倍率延伸。
本發明的蒸氣延伸裝置1包括：第1絲條位置限制條8。關於第1絲條位置限制條8，當移行的絲條Z因蒸氣的流動等而搖動時，使該絲條Z最先與第1絲條位置限制條8發生接觸，藉此，防止上述絲條Z與第2密封室3內的上述板片31a、31b發生接觸。
藉此，不僅可避免絲條的如單纖維的切斷、絨毛的產 生、及絲條整體的切斷之類的故障，而且亦可防止所獲得的絲條的品質下降。
為了防止多根絲條Z與上述板片發生接觸，第1絲條位置限制條8是：延伸設置於與絲條的移行方向為正交的方向、且延伸設置於水平的方向。
第1絲條位置限制條8隔著上述絲條Z而設置於蒸氣導入部4的相反側。
由於蒸氣自蒸氣導入部4導入，因此，絲條Z容易朝蒸氣導入部4的相反側搖動，移行的絲條Z大多與第2密封室3內的最靠近蒸氣室10的上述板片31a、31b發生接觸，故而必須將上述第1絲條位置限制條8隔著上述絲條Z而設置於蒸氣導入部4的相反側。而且，亦可將上述第1絲條位置限制條8設置於：與上述蒸氣導入口11相同的上側或下側。
第1絲條位置限制條8配置於：上述第2密封室3的上述多個板片31a、31b中的如下所述的板片31a、31b與上述蒸氣導入部4之間，所述的板片31a、31b是相對於上述絲條Z而處於與上述第1絲條位置限制條8相同的上側或下側及最靠近蒸氣室10處。第1絲條位置限制條8只要處於比第2密封室3內的最靠近蒸氣室10的上述板片更靠上游側處即可，且可處於蒸氣室10內，亦可處於第2密封室3內。
又，如圖3所示，對於第1絲條位置限制條8而言，通過第1絲條位置限制條8的最靠近絲條Z的點的水平面 是配置於如下的位置，該位置是相對於如下的水平面的距離h3為0.1 mm以上的靠近絲條的位置，所述水平面是通過相對於上述絲條Z而處於與上述第1絲條位置限制條8相同的上側或下側的上述第2密封室3的上述多個板片31a、31b中的、最靠近上述絲條Z的點的水平面。
以上述方式進行設定，藉此，可防止絲狀Z與第2密封室3的曲徑密封部32的板片31a、31b發生接觸，從而可防止產生如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障。
從進一步防止與上述板片31a發生接觸的觀點而言，上述距離h3較佳為0.2 mm以上，更佳為0.3 mm以上。
又，上述距離h3的上限值並無特別的限制，但從密封效果的觀點而言，上述距離h3較佳為0.5 mm以下。
對於第1絲條位置限制條8而言，該第1絲條位置限制條8的靠近絲條Z的部分，較佳為：沿著絲條移行方向而經R加工的棒狀或板狀。
所謂上述靠近絲條Z的部分，是指：當絲條Z亂晃時，與第1絲條位置限制條8發生接觸的部分。藉由對接觸部分進行R加工，可容易地防止絲條Z產生如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障。
當將上述第1絲條位置限制條8配置於蒸氣室10時，較佳為，將上述第1絲條位置限制條8的最靠近絲條Z的點配置為：與上述蒸氣室10的絲條出口平面相距如下的距離，該距離為上述蒸氣室10的絲條移行方向的長度的1/4 以下。
由於蒸氣導入部4通常配設於蒸氣室10的中央，因此，藉由將上述距離設為1/4以下，可抑制蒸氣的影響，且易於防止與第2密封室3的曲徑密封部32的板片31a、31b發生接觸。
具體而言，在易於防止絲條Z與第2密封室3的曲徑密封部32的板片31a、31b發生接觸的方面，較佳為，將上述蒸氣室10的絲條出口平面與第1絲條位置限制條8的最靠近絲條Z的點之間的距離設為70 mm以下。從防止上述接觸的觀點而言，上述距離較佳為50 mm以下，更佳為30 mm以下。
如圖2所示，第1絲條位置限制條8亦可為沿著絲條移行方向對如下的部分進行R加工所得的板片，上述部分是：曲徑密封部32的板片31a、31b中的最靠近蒸氣室10的板片31a、31b的靠近絲條Z的部分。
於上述情形時，第1絲條位置限制條8配置於第2密封室3內，第1絲條位置限制條8的最靠近絲條的點、與最靠近第1絲條位置限制條8的曲徑密封部的板片的側面的距離較佳為70 mm以下，更佳為30 mm以下。
如上所述，藉由具備第1絲條位置限制條8，即便絲條Z被導入至室內的蒸氣吹動，亦可防止該絲條Z與如下的曲徑密封發生接觸，該曲徑密封包括多個自第2密封室3的內壁面朝向絲條而呈直角地延伸的板片31a、31b，不僅可防止如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切 斷之類的故障，而且亦易於防止獲得的絲條的品質下降。
又，於本發明中，較佳為，除了上述第1絲條位置限制條8之外，亦將第2絲條位置限制條7配置於：與上述絲條Z的移行方向為正交的方向且配置於水平的方向，隔著上述絲條Z而配置於上述蒸氣導入部4的相反側，且配置於上述第1密封室2的上述多個板片內的板片21a、21b與上述蒸氣導入部4之間，上述板片21a、21b相對於上述絲條而處於與上述第2絲條位置限制條7相同的上側或下側且處於最靠近蒸氣室10處。通過上述第2絲條位置限制條7的最靠近絲條Z的點的水平面配置於：與如下的水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條Z的位置，上述水平面是通過相對於上述絲條Z而處於與上述第2絲條位置限制條7相同的上側或下側的上述第1密封室2的上述多個板片21a、21b中的、最靠近上述絲條Z的點的水平面。
上述第2絲條位置限制條7使移行的絲條Z不會與第1密封室2的曲徑密封部的板片21a、21b發生接觸。自蒸氣室10的絲條移行方向的中間部分進行觀察，第2絲條位置限制條7處於與第1絲條位置限制條8對象的位置，第2絲條位置限制條7與第1密封室2的配置關係，較佳為：與第1絲條位置限制條8和第2密封室3的配置關係為相同的配置。
又，第2絲條位置限制條7的形狀亦較佳為：與第1絲條位置限制條8的形狀相同。
而且，如圖5及圖7所示，亦可隔著移行的絲條Z而 將上下一對第3絲條位置限制條及第4絲條位置限制條5a、5b；6a、6b設置於第1密封室2及第2密封室3的絲條入口2a及絲條出口3a。於該情形時，可與上述第1及第2絲條位置限制條8、7的設置相輔相成地，防止絲條Z與上下的板片21a、21b；31a、31b發生接觸，所述上下的板片21a、21b；31a、31b自構成第1密封室2及第2密封室3內的曲徑密封部22、32的第1密封室2及第2密封室3的內壁面上下，朝向絲條Z而呈直角地延伸，可避免如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障，從而可有效果地防止獲得的絲條的品質下降。
如圖5所示，較佳為，在與上述絲條Z的移行方向為正交的方向上且在水平的方向上，將第3絲條位置限制條5配置於隔著絲條Z的上側及/或下側，且配置於比上述第1密封室2中的板片21a、21b中的最靠近絲條入口2a的板片21a、21b更靠絲條移行方向上游側的靠近位置，通過上述第3絲條位置限制條5的最靠近絲條Z的點的水平面是配置於：與如下的水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，該位置使第3絲條位置限制條5的最靠近絲條Z的點與上述絲條入口2a的距離d1為100 mm以下，上述水平面是通過相對於上述絲條Z而處於與上述第3絲條位置限制條5相同的上側或下側的上述第1密封室2的上述多個板片21a、21b中的、最靠近上述絲條Z的點的水平面。
又，如圖7所示，較佳為，在與上述絲條Z的移行方 向為正交的方向且在水平的方向上，將第4絲條位置限制條6配置於隔著絲條Z的上側及/或下側，且配置於比上述第2密封室3中的板片31a、31b中的最靠近絲條出口3a的板片31a、31b更靠絲條移行方向下游側的靠近位置，通過上述第4絲條位置限制條6的最靠近絲條Z的點的水平面是配置於：與如下的水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，該位置使第4絲條位置限制條6的最靠近絲條Z的點與上述絲條出口3a的距離d4為100 mm以下，所述水平面是通過相對於上述絲條Z而處於與上述第4絲條位置限制條6相同的上側或下側的上述第2密封室3的上述多個板片31a、31b中的、最靠近上述絲條Z的點的水平面。
第3絲條位置限制條5及第4絲條位置限制條6可配置於隔著絲條Z的上側或下側中的任一側，亦可配置於上下兩側。由於第3絲條位置限制條5及第4絲條位置限制條6與蒸氣導入口11隔開距離，因此，不易受到蒸氣的影響，故而不一定必須設置於蒸氣導入口11的隔著絲條Z的相反側。
第3絲條位置限制條5的最靠近絲條Z的點、與第1密封室2的絲條入口2a的距離d1較佳為100 mm以下。
若上述距離d1為100 mm以下，則易於防止上述絲條Z與第1密封室2的曲徑密封部22的板片21a、21b發生接觸，可避免如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障，從而可有效果地防止獲得的絲條的品 質下降。
從防止上述接觸的觀點而言，上述距離更佳為70 mm以下，進而較佳為30 mm以下。
其他配置、絲條位置限制條的形狀只要與第2絲條位置限制條7相同即可。
又，如圖7所示，第4絲條位置限制條6的最靠近絲條Z的點、與第2密封室3的絲條出口3a的距離d4較佳為100 mm以下。
若上述距離d4為100 mm以下，則易於防止上述絲條Z與第2密封室3的曲徑密封部32的板片31a、31b發生接觸，可避免如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障，從而可有效果地防止獲得的絲條的品質下降。
從防止上述接觸的觀點而言，上述距離d4更佳為70 mm以下，進而較佳為30 mm以下。
其他配置、絲條位置限制條的形狀只要與第1絲條位置限制條8相同即可。
上述絲條位置限制條5~絲條位置限制條8亦可為如圖1~圖8所示的圓形剖面的固定條或自由旋轉輥(roller)、及靠近絲條的部分經R加工的板狀；或者如圖2、圖4、圖6及圖8所示的，配設於曲徑密封部22、32的絲條出入口端部且高於其他板片21a、21b；31a、31b的板片9中的任一者，但對板片9的前端部的靠近絲狀Z的部分進行R加工。
當將板片9配置於第1密封室2及第2密封室3內時，根據配置的容易度、及對蒸氣進行密封的觀點，較佳為對曲徑密封部22、32的板片9的靠近絲條的部分進行R加工，當設為除此以外的配置時，根據配置的容易度、及防止由纏繞引起的故障的觀點，較佳為：設為圓形剖面的固定條。
上述各位置限制條5~位置限制條8的表面粗糙度Ra較佳為0.4 a以下的值。
若表面粗糙度Ra為0.4 a以下的值，則即便絲條Z與各位置限制條5~位置限制條8發生接觸，對絲條Z造成的損傷亦小，不會產生如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障。
又，考慮到抑制構成絲條Z的單纖維纏繞於絲條位置限制條，各絲條位置限制條較佳為不旋轉的固定條。然而，於該情形時，重要的是，對固定條表面實施平滑加工，儘可能地使摩擦減小。各絲條位置限制條亦可由自由旋轉輥構成。
蒸氣室10亦可為管型蒸氣室或箱型蒸氣室中的任一種蒸氣室。
本發明可採用適合於單紡錘(Single Spindle)處理的管型蒸氣室、及適合於多紡錘處理的箱型蒸氣室中的任一種蒸氣室。
上述各絲條位置限制條5~絲條位置限制條9較佳為：塗佈有陶瓷的不鏽鋼製的絲條位置限制條。
又，為了抑制因與絲條位置限制條發生摩擦而引起的絲條Z的磨損，如上所述，較為理想的是，對上述絲條位置限制條的表面進行平滑加工，極力使粗糙度減小，因此，如上所述，各位置限制條5~位置限制條9較佳為塗佈有陶瓷的不鏽鋼製的位置限制條，此外，可列舉：鍍敷有硬質鉻的鐵製或不鏽鋼製的位置限制條、或者鈦製的位置限制條。
為了抑制對絲條造成的損傷，較佳為預先對上述第1絲條位置限制條8及第2絲條位置限制條7、與第3絲條位置限制條5及第4絲條位置限制條6實施R加工。而且，較佳為亦對構成第1密封室2及第2密封室3內的曲徑密封部22、32的板片21a、21b；31a、31b實施R加工。
對於本發明的加壓蒸氣延伸裝置1而言，較為理想的是，將第1密封室2與第2密封室3設置於蒸氣室10的絲條移行方向的前後，該蒸氣室10用以利用加壓蒸氣來使移行的絲條Z延伸，作為上述第1密封室2及第2密封室3的較佳實施形態，藉由曲徑密封來構成上述第1密封室2及第2密封室3的密封構造。該曲徑密封包含曲徑密封部22、32，該曲徑密封部22、32包含自各密封室2、3的內壁面21、31而分別朝向絲條呈直角地延伸的多個板片21a、31a。此處，對於經R加工的板片21a、31a而言，重要的是，在自第1密封室2的絲條入口2a至第2密封室3的絲條出口3a之間，不與絲條Z發生接觸。若防止上述接觸，則不會產生如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條 整體的切斷之類的故障，且亦會防止獲得的絲條Z的品質下降。
當將第2密封室3的曲徑密封部32中的最位於出口側的經R加工的板片9設為第4絲條位置限制條時，第4絲條位置限制條的最靠近絲條的點、與相鄰的板片31a的側面的距離較佳為70 mm以下。而且，作為第1密封室2的曲徑密封部22中的最位於絲條入口側的第3絲條位置限制條的經R加工的板片9的中心、與相鄰的板片21a的側面的距離較佳為70 mm以下。藉由將上述距離設為70 mm以下，可充分地獲得防止絲條Z與曲徑密封部22、32發生接觸的效果，可使如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障的產生等減少，從而可防止獲得的絲條的品質下降。
又，當將第2密封室3的最位於絲條出口3a側的經R加工的曲徑密封部32的板片設為第4絲條位置限制條時，規定了將該第4絲條位置限制條配置於使距離h4處於0.1 mm以上且為0.5 mm以下的範圍且靠近絲狀的位置，上述距離h4是通過第4絲條位置限制條的最靠近絲條Z的點的水平面、與通過上述第2密封室3的板片31a內的最靠近絲條Z的點的水平面之間的距離。
而且，當將上述第1密封室2的最位於絲條入口2a側的經R加工的曲徑密封部22的板片設為第3絲條位置限制條時，規定了將該第3絲條位置限制條配置於使距離h1處於0.1 mm以上且為0.5 mm以下的範圍且靠近絲條的 位置，上述距離h1是通過第3絲條位置限制條的最靠近絲條Z的點的水平面、與通過上述第1密封室的板片21a內的最靠近絲條Z的點的水平面之間的距離。藉由將上述距離設為0.1 mm以上且為0.5 mm以下，可防止與曲徑密封部22、32的各板片21a、31a發生接觸，且亦可將與第1絲條位置限制條8及第2絲條位置限制條7之間的接觸抑制為所需的最小限度，因此，可防止產生如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障。
使用包括如上所述的構成的加壓蒸氣延伸裝置，使絲條、特別是作為碳纖維的前驅物的丙烯腈系絲條延伸，藉此，不僅可抑制如單纖維的切斷、絨毛的產生、及絲條整體的切斷之類的故障的產生，而且獲得的碳纖維用前驅物絲條的絨毛少，因此，即便之後進行煅繞，亦可獲得具有高性能、高品質的碳纖維。
[實例]
以下，基於實例來更具體地對本發明進行說明。
再者，本實例中，以肉眼對蒸氣延伸之後的處於移行狀態的絲條觀察3分鐘，接著對絲條表面的絨毛的數量進行測量，藉此，對延伸絲條的絨毛的產生狀況進行評價。
(實例1)
將包含98%丙烯腈及2%的甲基丙烯酸(methacrylic acid)的丙烯酸系共聚物溶解於二甲基甲醯胺(dimethylformamide)，而調整出聚合物濃度為23%的紡絲原液。使用紡絲噴嘴(nozzle)，將上述紡絲原液噴出至 溫度為10℃、濃度為80%的凝固浴中，而獲得凝固絲。對該凝固絲實施清洗、冷延伸及熱水中的延伸，接著進行油劑附著處理及乾燥緻密化(densification)處理，從而獲得丙烯酸系絲條。
對於獲得的丙烯酸系絲條，如圖1所示，於包括蒸氣室與第1密封室及第2密封室的蒸氣延伸裝置中，使用曲徑密封作為密封室，使表面粗糙度Ra為0.4 a的經R加工的不旋轉的鈦製的第1絲條位置限制條及第2絲條位置限制條，在蒸氣室內的絲條入口及出口的內側隔開規定距離，且隔著絲條而配置於蒸氣導入口的相反側，上述蒸氣室的絲條移行方向的長度為500 mm且導入有加壓蒸氣，上述第1密封室及第2密封室分別鄰接於上述蒸氣室的絲條入口及出口，上述曲徑密封包含自密封室的內壁面上下分別朝向絲條而呈直角地延伸的多個板片。而且，使第3絲條位置限制條及第4絲條位置限制條在第1密封室與第2密封室的外側分別隔開規定距離，以處於絲條的上下的方式，各配置一對第3絲條位置限制條及第4絲條位置限制條。
將蒸氣室內的絲條出口面與第1絲條位置限制條的最靠近絲條的點之間的最近的距離(d3)、蒸氣室內的絲條入口面與第2絲條位置限制條的最靠近絲條的點之間的最近的距離(d2)、第3絲條位置限制條的最靠近絲條的點與第1密封室的絲條入口面之間的最近的距離(d1)、及第2密封室的絲條出口面與第4絲條位置限制條的最靠近絲條的 點之間的最近的距離(d4)分別設為10 mm。
以使距離(h3)、距離(h2)、距離(h1)、以及距離(h4)分別達到0.3 mm的方式，對各絲條位置限制條進行設置，上述距離(h3)是通過第1絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面、與通過相對於上述絲條處於與上述第1絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第2密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面之間的最短距離；上述距離(h2)是通過第2絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面、與通過相對於上述絲條處於與上述第1絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第2密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面之間的最短距離；上述距離(h1)是通過第3絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面、與通過相對於上述絲條處於與上述第3絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第1密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面之間的最短距離；上述距離(h4)是通過第4絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面、與通過相對於上述絲條處於與上述第1絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第2密封室的上述多個板片內的最靠近上述絲條的點的水平面之間的最短距離。
又，將第1密封室及第2密封室的上下的曲徑密封部板片的間隔設為1.6 mm，將蒸氣延伸裝置內的蒸氣壓力設為0.4 MPa，使絲條延伸4倍。然後進行乾燥，獲得單纖維細度(single fiber fineness)為0.7 dtex且單纖維數數為 12000的碳纖維前軀物絲條。
將對獲得的前驅物絲條的絨毛的產生狀況進行評價所得的結果表示於表1。
*1「經R加工的板片」是對處於第1密封室入口的最上游側的板片進行R加工所得。 *2「經R加工的板片」是對處於第2密封室出口的最下游側的板片進行R加工所得。 *3「經R加工的板片」是對處於第2密封室入口的最上游側的板片進行R加工所得。
(實例2~實例14)
以表1所示的方式，將位置限制條的設置位置予以變更，除此以外，與實例1同樣地獲得碳纖維用前驅物絲條。將對獲得的前驅物絲條的絨毛的產生狀況進行評價所得的結果表示於表1。
(實例15)
對第1密封室中的板片中的最靠近絲條入口的板片進行R加工，且設為第3絲條位置限制條，並且，對第2密封室中的板片中的最靠近絲條出口的板片進行R加工，且設為第4絲條位置限制條，以表1所示的方式予以變更，除此以外，與實例1同樣地獲得碳纖維用前驅物絲條。將對獲得的前驅物絲條的絨毛的產生狀況進行評價所得的結果表示於表1。
第3絲條位置限制條配置於第1密封室內，第4絲條位置限制條配置於第2密封室內。
(實例16)
對第2密封室中的板片內的最靠近蒸氣室的板片進行R加工，且設為第1絲條位置限制條，以表1所示的方式予以變更，除此以外，與實例1同樣地獲得碳纖維用前驅物絲條。將對獲得的前驅物絲條的絨毛的產生狀況進行評價所得的結果表示於表1。
第1絲條位置限制條配置於第2密封室內。
(比較例1)
除了未使用位置限制條以外，與實例1同樣地獲得碳 纖維用前驅物絲條。將對獲得的前驅物絲條的絨毛的產生狀況進行評價所得的結果表示於表1。
(比較例2~比較例4)
以表1所示的方式，將位置限制條的設置位置予以變更，除此以外，與實例1同樣地獲得碳纖維用前驅物絲條。將對獲得的前驅物絲條的絨毛的產生狀況進行評價所得的結果表示於表1。
根據表1可理解：除了本發明的實例13、實例14之外，分別於第1密封室及第2密封室的絲條出入口附近的規定位置與蒸氣室內的規定位置設置絲條位置限制條，藉此，在加壓蒸氣延伸裝置中朝一個方向連續地移行的絲條可順利地連續移動，而不會與噴出加壓蒸氣的蒸氣室前後所配設的第1密封室及第2密封室內的構成曲徑密封部的多個板片發生接觸，於進行上述延伸時，絲條不會切斷或絨毛不會豎起，能夠穩定地製造絲條。
又，對於實例13而言，在裝置入口側及出口側亦未設置有第3絲條位置限制條及第4絲條位置限制條，但將第2絲條位置限制條及第1絲條位置限制條設置於蒸氣室入口側及出口側，藉此，絨毛豎起數與其他實例並無顯著差別。
而且，對於實例14而言，在裝置入口側及出口側未設置有第3絲條位置限制條及第4絲條位置限制條，且在蒸氣室入口側未設置有第2絲條位置限制條，但將第1絲條位置限制條設置於蒸氣室出口側，藉此，絨毛豎起數與其 他實例並無顯著差別。
藉此，已知：藉由至少於蒸氣室出口側設置第1絲條位置限制條，易於防止絲條產生絨毛。
對於實例15及實例16而言，已知：即便對密封室內的曲徑密封部內的多個板片中的設置於最靠端部處的板片進行R加工，且設為絲條位置限制條，亦具有防止絨毛的效果。
另一方面，若觀察比較例，則特別當如比較例1及比較例2般，於蒸氣室內未設置有絲條限制導引件時，絨毛豎起數極端地增多，另外即便當如比較例4般，絲條位置限制條的高度與板片的高度相同時，絨毛豎起數亦極端地增多。
當如比較例3般，僅於蒸氣室入口側設置絲條位置限制條時，與僅於蒸氣室出口側設置絲條位置限制條的實例14相比較，絨毛豎起數增多。
1‧‧‧加壓蒸氣延伸裝置
2‧‧‧第1密封室
2a‧‧‧絲條入口
3‧‧‧第2密封室
3a‧‧‧絲條出口
4‧‧‧蒸氣導入部
5‧‧‧第3絲條位置限制條
5a、5b‧‧‧(上下)第3絲條位置限制條
6‧‧‧第4絲條位置限制條
6a、6b‧‧‧(上下)第4絲條位置限制條
7‧‧‧(蒸氣室內的)第2絲條位置限制條
8‧‧‧(蒸氣室內的)第1絲條位置限制條
9‧‧‧經R加工的曲徑密封部的板片(絲條位置限制條)
10‧‧‧蒸氣室
10a‧‧‧(蒸氣室的)絲條入口
10b‧‧‧(蒸氣室的)絲條出口
11‧‧‧蒸氣導入口
12‧‧‧蒸氣配管
13‧‧‧(第1密封室的)絲條移行路徑
14‧‧‧(第2密封室的)絲條移行路徑
21‧‧‧內壁面
21a、21b‧‧‧(上下)板片
22‧‧‧曲徑密封部
31‧‧‧內壁面
31a、31b‧‧‧(上下)板片
32‧‧‧曲徑密封部
d1~d4、h1~h4‧‧‧距離
Z‧‧‧絲條
圖1是用以對本發明進行例示說明的、具備絲條位置限制條的蒸氣延伸裝置的概略橫剖面圖。
圖2是用以對本發明進行例示說明的、具備經R加工的曲徑密封部板片的蒸氣延伸裝置的概略剖面圖。
圖3是將圖1所示的蒸氣延伸裝置的蒸氣室部分予以放大的概略橫剖面圖。
圖4是將圖2所示的蒸氣延伸裝置的蒸氣室部分予以放大的概略橫剖面圖。
圖5是將圖1所示的蒸氣延伸裝置的絲條入口部分予以放大的概略橫剖面圖。
圖6是將圖2所示的蒸氣延伸裝置的絲條入口部分予以放大的概略橫剖面圖。
圖7是將圖1所示的蒸氣延伸裝置的絲條出口部分予以放大的概略橫剖面圖。
圖8是將圖2所示的蒸氣延伸裝置的絲條出口部分予以放大的概略橫剖面圖。
2a‧‧‧絲條入口
3a‧‧‧絲條出口
7‧‧‧(蒸氣室內的)第2絲條位置限制條
8‧‧‧(蒸氣室內的)第1絲條位置限制條
10‧‧‧蒸氣室
10a‧‧‧(蒸氣室的)絲條入口
10b‧‧‧(蒸氣室的)絲條出口
13‧‧‧(第1密封室的)絲條移行路徑
14‧‧‧(第2密封室的)絲條移行路徑
21a、21b‧‧‧(上下)板片
22‧‧‧曲徑密封部
31‧‧‧內壁面
31a、31b‧‧‧(上下)板片
32‧‧‧曲徑密封部
d2、d3、h2、h3‧‧‧距離
Z‧‧‧絲條

Claims (17)

  1. 一種蒸氣延伸裝置，具備導入有加壓蒸氣的蒸氣室、鄰接於上述蒸氣室的絲條入口的第1密封室及鄰接於上述蒸氣室的絲條出口的第2密封室，上述蒸氣延伸裝置將加壓蒸氣施加在移行的絲條、且使移行的絲條進行延伸，上述蒸氣延伸裝置的特徵在於：上述蒸氣室具有將蒸氣予以導入的蒸氣導入部，上述第1密封室及上述第2密封室具有曲徑密封部，上述曲徑密封部具有自內壁面上下而分別朝向上述絲條延伸設置的多個板片，上述蒸氣延伸裝置具有第1絲條位置限制條，上述第1絲條位置限制條防止移行的絲條與上述板片發生接觸，上述第1絲條位置限制條是：在與上述絲條的移行方向為正交的方向上延伸且在水平的方向上延伸，相對於上述絲條而處於上述蒸氣導入部的相反側，且相對於上述絲條而位於與上述蒸氣導入部相同的上側或下側，且配置在處於最靠近上述蒸氣室處的上述第2密封室的板片與上述蒸氣導入部之間，通過上述第1絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面是配置於：與水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，上述水平面是通過相對於上述絲條而處於與上述第1絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第2密封室的上述多個板片中，前端最靠近上述絲條的點的水平面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述第1絲條位置限制條為棒狀或板狀，且靠近絲條的部分是沿著絲條移行方向經R加工。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的蒸氣延伸裝置，其中，對於上述第1絲條位置限制條而言，上述蒸氣室中的上述第1絲條位置限制條的最靠近絲條的點、與上述蒸氣室的絲條出口平面之間的距離，配置為：上述蒸氣室的絲條移行方向的長度的1/4以下的距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述板片的靠近絲條的部分是沿著絲條移行方向經R加工。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述蒸氣延伸裝置更包括：第2絲條位置限制條，上述第2絲條位置限制條防止移行的絲條與上述板片發生接觸，上述第2絲條位置限制條是：在與上述絲條的移行方向為正交的方向上延伸且在水平的方向上延伸，相對於上述絲條處於上述蒸氣導入部的相反側，且相對於上述絲條位於與上述第2絲條位置限制條相同的上側或下側，且配置在處於最靠近上述蒸氣室處的上述第1密封室的板片與上述蒸氣導入部之間，通過上述第2絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水 平面是配置於：與水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，上述水平面是通過相對於上述絲條而處於與上述第2絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第1密封室的上述多個板片中，前端最靠近上述絲條的點的水平面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述第2絲條位置限制條為棒狀或板狀，且靠近絲條的部分是沿著絲條移行方向經R加工。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的蒸氣延伸裝置，其中，對於上述第2絲條位置限制條而言，上述蒸氣室中的上述第2絲條位置限制條的最靠近絲條的點與上述蒸氣室的絲條出口平面之間的距離，配置為：上述蒸氣室的絲條移行方向的長度的1/4以下的距離。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述板片的靠近絲條的部分是沿著絲條移行方向經R加工。
  9. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的蒸氣延伸裝置，其中，更配置了第3絲條位置限制條，在與上述絲條的移行方向為正交的方向上延伸且在水平的方向上延伸，位於隔著絲條的上側及/或下側，且配置於比上述第1密封室中的板片中的最靠近裝置的絲條入口的板片更靠絲條移行方向上游側的靠近位置， 通過上述第3絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面是配置於：與水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，該位置使上述第3絲條位置限制條的最靠近絲條的點與上述第1密封室入口的距離為100 mm以下，上述水平面是通過相對於上述絲條而處於與上述第3絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第1密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面，及或更配置了第4絲條位置限制條，在與上述絲條的移行方向為正交的方向上延伸且在水平的方向上延伸，位於隔著絲條的上側及/或下側，且配置於比上述第2密封室中的板片中的最靠近裝置的絲條出口的板片更靠絲條移行方向下游側的靠近位置，通過上述第4絲條位置限制條的最靠近絲條的點的水平面是配置於：與水平面相距0.1 mm以上且靠近絲條的位置，該位置使上述第4絲條位置限制條的最靠近絲條的點與上述第2密封室出口的距離為100 mm以下，上述水平面是通過相對於上述絲條而處於與上述第4絲條位置限制條相同的上側或下側的上述第2密封室的上述多個板片中的最靠近上述絲條的點的水平面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述第3絲條位置限制條及/或上述第4絲條位置限制 條為棒狀或板狀，且靠近絲條的部分是沿著絲條移行方向經R加工。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述板片的靠近絲條的部分是沿著絲條移行方向經R加工的板片。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述各絲條位置限制條為非旋轉條。
  13. 如申請專利範圍第1項至第11項中任一項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述各絲條位置限制條的表面粗糙度Ra為0.4 a以下的值。
  14. 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的蒸氣延伸裝置，其中，蒸氣室為管型蒸氣室。
  15. 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述的蒸氣延伸裝置，其中，蒸氣室為箱型蒸氣室。
  16. 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述的蒸氣延伸裝置，其中，上述各絲條位置限制條為塗佈有陶瓷的不鏽鋼製的絲條位置限制條。
  17. 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述的 蒸氣延伸裝置，其中，上述各絲條位置限制條為鈦製、鍍敷有硬質鉻的鐵製、或鍍敷有硬質鉻的不鏽鋼製的絲條位置限制條。
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