TWI489022B - 碳纖維前驅體丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置及丙烯腈系絲線的製造方法 - Google Patents

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Description

碳纖維前驅體丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置及丙烯腈系絲線的製造方法
本發明是有關於在纖維的延伸時適合使用的加壓蒸汽處理裝置，具體而言，是有關於應用於在加壓蒸汽環境下將絲線延伸的加壓蒸汽處理裝置，在加壓蒸汽環境下對多根絲線進行加壓蒸汽處理時，可連續一次性處理多根絲線的加壓蒸汽處理裝置、及丙烯腈系絲線的製造方法。
在碳纖維的製造等中，使用包含聚丙烯腈系聚合物的絲線等作為原絲，此絲線要求強度及配向度優異。此種絲線例如可藉由以下方式獲得：將包含聚丙烯腈系聚合物的紡絲原液進行紡絲而製成凝固絲，將此凝固絲於浴中延伸並進行乾燥，藉此進行緻密化而獲得絲線後，將此絲線於加壓蒸汽環境下進行二次延伸處理。
在加壓蒸汽環境下的絲線的處理是使用使絲線在裝置內部移動，並對此絲線供給加壓蒸汽的處理裝置。在此種處理裝置中，若供給至裝置內部的加壓蒸汽自絲線的入口及出口大量地漏出裝置外，則裝置內部的壓力、溫度、濕度等變得不穩定，而導致在絲線上產生細毛或斷頭等。並且，為了抑制加壓蒸汽漏出裝置外的影響，而必需大量的加壓蒸汽，從而能量成本增大。
抑制來自裝置內部的加壓蒸汽的漏出的處理裝置，已知有如下的加壓蒸汽處理裝置：該加壓蒸汽處理裝置具有藉由加壓蒸汽將沿著固定方向移動的絲線進行處理的加壓 蒸汽處理部、及自此加壓蒸汽處理部的前後(絲線入口及絲線出口)延伸的2個迷宮式密封部(labyrinth seals)。上述迷宮式密封部設置有多個自其內壁面向絲線成直角延伸的由板片構成的迷宮式噴嘴，通過該些迷宮式噴嘴間的各空間(膨脹室)時，會消耗能量而降低加壓蒸汽的漏出量。
具體而言，在日本專利特開2001-140161號公報(專利文獻1)中揭示一種加壓蒸汽處理裝置，其具有加壓蒸汽處理部、及自此加壓蒸汽處理部的前後延伸的2個迷宮式密封部，各迷宮式密封部設置有80段~120段的迷宮式噴嘴，迷宮式噴嘴距內壁面的延伸設置長度L、與鄰接的迷宮式噴嘴間的間距P之比(L/P)為0.3~1.2。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2001-140161號公報
然而，專利文獻1的加壓蒸汽處理裝置中，對於藉由加壓蒸汽對加壓蒸汽處理裝置自身的熱及壓力的影響，完全未涉及，並未進行研究。根據此種加壓蒸汽處理裝置，藉由長時間的連續處理，而有對絲線的細毛或斷頭的產生增加的傾向。對其原因進行調查後，發現原因之一是，由於加壓蒸汽處理裝置連續運轉而加壓蒸汽處理裝置發生變形。此變形有因加壓蒸汽的壓力所引起的裝置的壓力變形、以及因加壓蒸汽的高溫引起的裝置構件的溫度上升所伴隨的熱變形。
針對裝置的壓力變形，存在以下方法：以藉由將板狀 構件沿著裝置本體的上面及下面成縱橫配設的外壁構件覆蓋構成加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的本體的方式進行固設，而使其具有耐壓性。然而，如此僅單純地採用框架結構，便可藉由供給至裝置內部的加壓蒸汽而將構成加壓蒸汽處理部與迷宮式密封部的本體加熱並使其膨脹，另一方面，為了使裝置具有耐壓性而設置的板狀構件的梁構件及外壁構件於與周邊環境的溫度差中冷卻，與構成加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的本體相比，熱膨脹變小。因此，由於構成該些加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的本體與導熱構件及外壁構件之間的熱膨脹量之差，而在整個裝置產生翹曲。
在使多根絲線移動的多錘一次性處理中，如上述專利文獻1所揭示的發明般，藉由規定迷宮式噴嘴的配設數及間隔，而可抑制來自絲線出入口的蒸汽的漏出並使處理穩定，但無法降低鄰接移動的絲線彼此的干擾。為了避免此干擾而擴大絲線移動開口部的寬度即可，但若擴大其寬度，則加壓蒸汽處理裝置因熱變形所引起的翹曲亦變大，並出現其開口部的高度在開口部剖面中央與開口部剖面兩端之間較大不同的現象。其結果是無法確保開口高度的一部分為使絲線通過而所必需的開口高度，或絲線與迷宮式噴嘴接觸而產生細毛或斷頭。
並且，在上述專利文獻1所記載的加壓蒸汽處理裝置中，若欲擴大開口部的寬度以降低鄰接移動的絲線彼此的干擾，則為了確保為使絲線通過而所必需的開口高度，而 不得不將開口部高度擴大至所需要的開口部高度以上，而造成來自加壓蒸汽處理裝置的加壓蒸汽的漏出量變大的結果，反之則存在能量成本增加的問題。
本發明是為了同時解決如上上述的課題而完成的，其目的在於提供一種絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有加壓蒸汽處理部、及自此加壓蒸汽處理部的前後延伸的2個迷宮式密封部，並將沿著移動路徑成片狀並行行進的多根絲線於加壓蒸汽環境下進行一次性處理，並且可抑制因加壓蒸汽的漏出所造成的能量成本，並可防止裝置的熱變形，同時可防止細毛或斷頭的產生。
並且，本發明的另一目的在於提供一種絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有加壓蒸汽處理部、及自此加壓蒸汽處理部的前後延伸的2個迷宮式密封部，並將沿著移動路徑成片狀並行行進的多根絲線於加壓蒸汽環境下進行一次性處理，並且抑制因加壓蒸汽的漏出所造成的能量成本，同時可確實地防止細毛或斷頭的產生。
本發明的加壓蒸汽處理裝置的特徵在於：其是具有加壓蒸汽處理部、及迷宮式密封部的丙烯腈系絲線之加壓蒸汽處理裝置。上述迷宮式密封部分別設置了加壓蒸汽處理部之絲線入口及絲線出口、在水平方向上具有上述絲線之移動路線、在上述移動路線之上下處設有多個迷宮式噴嘴。在上述迷宮式噴嘴中，上側迷宮式噴嘴與下側迷宮式噴嘴位於相對向的位置，當上述迷宮式密封部的環境溫度 為140℃時、對向一組的上述上側迷宮式噴嘴與上述下側迷宮式噴嘴的垂直方向之距離的最大值和最小值之差(△H)為△H≦0.5mm。
此處較理想為，除蒸汽入口外，在加壓蒸汽處理裝置的上面及下面各自設有外壁構件，在上面的外壁構件的內面設置有沿加壓蒸汽處理裝置的頂板延伸的板狀構件，且在下面的外壁構件的內面設置有沿加壓蒸汽處理裝置的底板延伸的板狀構件，上述加壓蒸汽處理部以及上述迷宮式密封部的環境溫度為140℃時的，上述加壓蒸汽處理裝置的頂板或底板的任意的點，與對向的外壁構件的一點之溫度差為30℃以下。
上述外壁構件亦可製成線膨脹係數高於上述頂板及上述底板的線膨脹係數的構件。
較理想為，在上述加壓蒸汽處理部及上述迷宮式密封部的至少上面、與外壁構件之間所形成的空間部插入導熱構件而成。
此外，本發明的另外形態的加壓蒸汽處理裝置的特徵在於：其是具有加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的丙烯腈系絲線之加壓蒸汽處理裝置。上述迷宮式密封部分別設置了加壓蒸汽處理部之絲線入口及絲線出口、在水平方向上具有上述絲線之移動路線，除蒸汽入口外，在加壓蒸汽處理裝置的上面及下面各自設有外壁構件，在上面的外壁構件的內面設置有沿加壓蒸汽處理裝置的頂板延伸的板狀構件，且在下面的外壁構件的內面設置有沿加壓蒸汽處理裝 置的底板延伸的板狀構件，在加壓蒸汽處理裝置的至少頂板與設置在上述頂板上方的外壁構件之間所形成的空間部插入有導熱部件。
較佳為，於具有與上述空間部的上述頂板平行的任意的上述空間部的剖面中，上述導熱構件的剖面積A2相對於由上述板狀構件包圍的面積A1的比率(A2/A1)為5%以上。
上述導熱構件較理想為使用導熱率為16W/(mK)以上的材料。並且，較理想為，在上述迷宮式密封部的上下對向的迷宮式噴嘴之間形成有矩形狀開口部的高度H與寬度W之比(H/W)為1/2000~1/60。
上述導熱構件可相對於上述外壁構件垂直地，且相對於上述開口部垂直地配設一個以上，以及/或者相對於上述開口部平行地配設一個以上。並且在配設多個上述導熱構件時，較佳為使上述導熱構件的間隔為100mm以上、500mm以下。藉此，可使將處理絲線時所用的加壓蒸汽提供給構成加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的構成構件的熱有效地傳遞至上述外壁構件，並降低加壓蒸汽處理裝置的熱變形。
本發明中，表示上述導熱構件於在上述加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部與外壁構件之間介隔板狀構件而形成的空間成格子狀配設的代表例，可相對於上述加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部垂直地、且與絲線移動方向平行地配設1個或多個第1導熱構件，同時與絲線並列方向平行地配 設1個或多個第2導熱構件，並且在配設多個上述導熱構件時，較佳為使上述導熱構件的間隔為100mm以上、500mm以下。藉此，可使將處理絲線時所用的加壓蒸汽提供給形成加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的構件的熱有效地傳遞至上述外壁構件，並可有效地降低加壓蒸汽處理裝置的熱變形。
並且，上述導熱構件亦可相對於上述外壁構件、且相對於上述加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的頂板及底板，垂直地、且沿上述開口部傾斜地配設1個或多個第3導熱構件。此外，亦可在相對於上述外壁構件垂直地，且相對於上述開口部的周圍垂直地及沿上述開口部傾斜地配設1個或者多個的導熱構件。
並且，較佳為具有將上述外壁構件加熱的加熱機構(例如加熱器)而成。而且較佳為，具有藉由加熱機構檢測外壁構件的溫度的溫度檢測機構、以及根據上述溫度檢測機構的檢測結果而控制上述加熱機構的加熱溫度的溫度控制機構。
而且，本發明的另外形態的加壓蒸汽處理裝置的特徵在於：其是具有加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的丙烯腈系絲線之加壓蒸汽處理裝置。上述迷宮式密封部分別設置了加壓蒸汽處理部之絲線入口及絲線出口、在水平方向上具有上述絲線之移動路線，除蒸汽入口外，在加壓蒸汽處理裝置的上面及下面各自設有外壁構件，上述上面的外壁構件設置有沿加壓蒸汽處理裝置的頂板延伸的板狀構件，且 上述下面的外壁構件設置有沿加壓蒸汽處理裝置的底板延伸的板狀構件，且具有對上述外壁構件進行加熱的加熱機構。而且較佳為具有藉由加熱機構檢測出外壁構件溫度的溫度檢測機構，及根據上述溫度檢測機構檢測的結果，控制上述加熱機構的加熱溫度的溫度控制機構。
並且，根據本發明，可提供藉由具有以上構成的丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置對丙烯腈系絲線進行延伸處理的丙烯腈系絲線的製造方法。
在採用以上構成的本發明的加壓蒸汽處理裝置中，藉由對絲線進行加壓蒸汽處理，而可抑制細毛或斷頭等的產生，而可獲得高品質的絲線，並且可使將處理絲線時所用的加壓蒸汽提供給形成加壓蒸汽處理部及迷宮式密封部的構件的熱有效地傳遞至上述外壁構件，並可降低加壓蒸汽處理裝置的熱變形。
並且，在本發明的另外形態的加壓蒸汽處理裝置中，藉由以覆蓋裝置本體的方式固設包含板狀構件的外壁構件，而可確保整個裝置的強度，並且藉由在外壁構件設置加熱機構，而可同時消除裝置本體與外壁構件之間的溫度差，而抑制整個裝置的壓力變形及溫度變形，並抑制因加壓蒸汽的漏出所造成的能量成本，防止細毛或斷頭的產生。
 (加壓蒸汽處理裝置)
圖1及圖2是表示本發明的碳纖維前驅體丙烯腈系絲 線的加壓蒸汽處理裝置的第1實施形態之一例的平剖面圖及縱剖面圖。
本實施形態的加壓蒸汽處理裝置(以下稱為處理裝置。)1具有：藉由加壓蒸汽對沿著固定方向移動的碳纖維前驅體丙烯腈系絲線(以下簡稱為絲線)Z進行處理的加壓蒸汽處理部10、及自加壓蒸汽處理部10的絲線入口及出口(絲線移動方向的前後)分別延伸的2個迷宮式密封部20。此加壓蒸汽處理部10與迷宮式密封部20的構成與上述專利文獻1所揭示的加壓蒸汽處理裝置並無實質上改變之處。因此，以下的說明中，加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的具體的構成及詳細的說明採用上述專利文獻1的記載。
根據圖示例，加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20具有包含上下單一的平板材的頂板11a與底板11b，加壓蒸汽處理部10位於上述頂板11a及底板11b的中央部，迷宮式密封部20與上述加壓蒸汽處理部10的前後鄰接而設置。上述頂板11a及底板11b的中央部所設置的加壓蒸汽處理部10具有包含相互夾住絲線Z移動的絲線移動路徑18而上下配設的2片多孔板材的多孔板14。上述頂板11a及底板11b與上述各多孔板14之間形成有加壓室16、加壓室17。此加壓室16具有自外部供給蒸汽的上下的各加壓蒸汽入口12。加壓蒸汽入口12分別形成於上述加壓蒸汽處理部10的中央的上下。此加壓蒸汽入口12亦可形成於上下的任一部位。
構成加壓蒸汽處理部10的材質只要是對承受加壓蒸汽的壓力具有充分的機械強度的材質即可。例如可列舉：具有耐腐蝕性的不鏽鋼或對鋼鐵材料實施防銹塗裝的材質。
迷宮式密封部20具有多個迷宮式噴嘴24，該些迷宮式噴嘴24包括在如下的方向垂直地延伸的板片，上述方向是自上述頂板11a及底板11b的內壁面22向絲線Z相互接近的方向，藉由此迷宮式噴嘴24而形成成為迷宮式密封部20內部的絲線移動路徑的開口部26，並且於鄰接的迷宮式噴嘴24之間形成膨脹室28。而且，於加壓蒸汽處理部10的一次(後部)側的第1迷宮式密封部31形成導入絲線Z的絲線入口30，於加壓蒸汽處理部10的二次(前部)側的第2迷宮式密封部33形成導出絲線Z的絲線出口32。
構成迷宮式噴嘴24的板片的材質並無特別限定，就具有耐腐蝕性、可降低接觸時對絲線的損害的方面而言，可列舉：不鏽鋼、鈦、鈦合金或對鋼鐵材料實施硬質鉻鍍敷處理的材質。
藉由在迷宮式密封部20的相鄰的迷宮式噴嘴24間形成膨脹室28，而在此膨脹室28內使加壓蒸汽流產生渦流而消耗能量，藉此壓力下降而降低加壓蒸汽的漏出量。
迷宮式噴嘴24包含細長的板片，使迷宮式密封部20的開口部26以自頂板11a及底板11b的內壁面22向移動的絲線Z成直角延伸的方式形成。迷宮式噴嘴24的形狀只要是可降低加壓蒸汽的漏出量的形狀，則並無特別限 定，較佳為矩形框狀的板片。
此迷宮式噴嘴24可在迷宮式密封部20的全部區域中自全部的內壁面22延伸設置，亦可自除了一部分區域的內壁面22延伸設置。即，如圖3所示，遍及迷宮式密封部20的全部區域自頂板11a及底板11b的內壁面22，以成為一體的方式朝向在迷宮式密封部20內移動的絲線Z延伸設置迷宮式噴嘴24。此時，自與上下對向的各內壁面22朝向在迷宮式密封部20的開口部26內移動的絲線Z延伸設置對向上下一對迷宮式噴嘴24，可藉由該些一對迷宮式噴嘴24間與左右的內壁面22而形成矩形狀開口部26。
迷宮式噴嘴24的從頂板11a及底板11b的各內壁面22的延伸設置長度L(圖3)、與鄰接的迷宮式噴嘴24間的間距P(圖3)之比(L/P)，較佳為設為小於0.3，並無特別限定。並且，迷宮式噴嘴24的距頂板11a及底板11b的各內壁面22的延伸設置長度L較佳為3mm以上，並無特別限定。
鄰接的迷宮式噴嘴24間的間距P較佳為16mm~29mm，並無特別限定。
構成迷宮式噴嘴24的板片的厚度a(圖3)較佳為設為3mm以下，並無特別限定。
迷宮式噴嘴24的形成段數較佳為20段~80段，並無特別限定。
並且，迷宮式噴嘴24的形狀亦不限定於圖1~圖3所例示的平板狀。
由迷宮式噴嘴24形成的開口部26如圖4所示般，較佳為形成為沿著水平方向延伸的矩形狀。若開口部26為矩形狀，則可將在處理裝置1內移動的絲線Z維持為扁平狀態而容易通過，並且在加壓蒸汽處理部10內吹出的加壓蒸汽容易到達絲線Z的表面，並且可促進侵入、到達其內部為止。因此，藉由加壓蒸汽而容易在短時間內將絲線Z均勻加熱。
並且較佳為，上述開口部26形成於迷宮式密封部20的高度方向的中央。藉此，於膨脹室28的藉由迷宮式密封部20內移動的絲線Z隔開的上下的區域內，可容易防止加壓蒸汽的氣流之流動不同而使絲線Z的移動變得不穩定。
迷宮式噴嘴24的矩形狀開口部26的高度H(上側迷宮式噴嘴與下側迷宮式噴嘴的垂直方向的距離)與寬度W之比(H/W)(圖4)較佳為1/2000~1/60。若上述比(H/W)為1/2000以上，則特別是在使多根絲線Z移動的多紡處理(multiple spinning process)中降低鄰接移動的絲線Z彼此的干擾，容易抑制由此引起的損傷或混纖，並且容易抑制絲線Z產生細毛或斷頭。而且，若上述比(H/W)為1/60以下，則容易地將絲線Z保持為扁平，同時降低加壓蒸汽的漏出量。
並且，處理裝置1就容易在裝置內通過絲線Z的方面而言，較佳為，以可將裝置本體二分割成在裝置內部移動的絲線Z的上側的部分與下側的部分的方式而成。藉此， 特別是在一邊於處理裝置1內使多根絲線Z並列移動一邊在加壓蒸汽環境下進行一次性延伸處理時，可容易在短時間內通絲作業。
在採用可將處理裝置1二分割的結構時，經分割的裝置本體彼此的開關機構並無特別限定，例如可採用以鉸鏈連結經分割的裝置本體彼此而開關的機構等。並且，亦可採用將所分割的上側的裝置本體部分吊起而開關的方法。並且，此種情況下，為了防止自裝置本體彼此的接合部分漏出加壓蒸汽，較佳為製成使用夾具等將經分割的裝置本體彼此的接合部分密封的結構。
並且，以覆蓋構成圖1及圖2所示的處理裝置1的加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的構成構件的方式，設置由板材包圍的板狀構件50及外壁構件40。板狀構件50及外壁構件40的接合面全部藉由溶接而接合。藉由此板狀構件50及外壁構件40，可降低因處理絲線Z時所用的加壓蒸汽提供給形成加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的構件的壓力所引起的裝置的變形，因此可獲得均勻的狹縫狀開口部26的高度H。
矩形狀開口部26若如圖4所示般寬度方向的中央部的高度與端部的高度相同，則可將加壓蒸汽均勻地密封，因此較佳。但是，由於熱而會產生頂板或底板與外壁構件的溫度差，由於熱膨脹之差，而導致如圖5所示般矩形狀開口部26的寬度方向的中央部高度H1與端部高度H2產生差(△H)。
處理裝置1中，在迷宮式密封部20的溫度為120℃以上160℃以下的狀態(尤其是，加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的環境溫度為140℃的狀態)時，可將加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的熱有效地傳遞至外壁構件40，藉此可使上述△H為0.5mm以下，因此，在狹縫狀開口部26的寬度方向的中央部與端部，難以產生加壓蒸汽流動差，而對纖維束提供均勻的熱，而容易獲得均勻品質的纖維束。就此方面而言，更佳為使△H為0.25mm以下。
而且，在加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的溫度為100℃以上160℃以下的狀態(尤其是，加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的環境溫度為140℃的狀態)時，若加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的頂板11a及底板11b的任意的點、與和頂板11a及底板11b對向的外壁構件40的點之溫度差為30℃以下，則會抑制因熱膨脹引起的翹曲，因此較佳。就此方面而言，上述溫度差更佳為25℃以下，尤佳為20℃以下。
並且，為了在頂板11a或底板11b與外壁構件40產生溫度差時亦可抑制熱膨脹之差，並抑制翹曲，較佳為上述外壁構件40製成線膨脹係數高於頂板11a及底板11b的構件的線膨脹係數的構件。使用何種線膨脹係數不同的構件，根據頂板11a或底板11b與外壁構件40所產生的溫度差進行適當選擇即可。
並且，在上述板狀構件50的內部，在形成加壓蒸汽處 理部10及迷宮式密封部20的構件與上述外壁構件40之間設置導熱構件44、導熱構件46。上述導熱構件44、46的材質較佳為使用導熱率為16W/(m‧K)以上的材料，可使用鋼鐵、不鏽鋼、鋁合金等，並無特別限定。
藉由利用上述導熱構件44、導熱構件46所產生的導熱的效果，而構成加壓蒸汽處理部10、迷宮式密封部20的構成構件與上述外壁構件40的溫度差減少，裝置的翹曲降低，因此可維持均勻的開口部26的高度H，並且開口部26的寬度方向的中央部高度H1與端部高度H2之差△H更加減小。
構成加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的構成構件(頂板11a及底板11b)與上述外壁構件40之間所設置的導熱構件44、導熱構件46，較佳為以於與外壁構件40平行的任意的剖面中，上述導熱構件的剖面積A2相對於由上述板狀構件50包圍的面積A1的比率(A2/A1)為5%以上的方式進行設置。並且，較佳為以上述比率(A2/A1)為33%以下的方式進行設置。
在處理裝置1中，使導熱構件自上述頂板11a及底板11b相對於加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的頂板11a及底板11b而垂直地突設。圖示例的導熱構件(圖1及圖2的符號44、符號46)呈肋狀，在絲線移動方向與絲線並列方向分別平行地配設多個而成格子狀，但並不限定於此。上述導熱構件44相對於構成加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的頂板11a及底板11b而可僅與絲線移動 方向平行地配設一個或多個(參照圖6、圖7)，並且亦可僅與絲線並列方向平行地配設一個或多個上述導熱構件46(參照圖8、圖9)。進而，如圖10所示般，相對於絲線移動方向而可傾斜地配設多個導熱構件48。並且，如圖11所示般，可與絲線移動方向及絲線並列方向分別平行地配設多個導熱構件44、導熱構件46，並且可相對於絲線移動方向而傾斜地配設導熱構件48。
藉由在板狀構件50內部與絲線移動方向及絲線並列方向分別平行地設置導熱構件44、導熱構件46，而可減少構成加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的構成構件的熱膨脹量、與外壁構件40的熱膨脹量之差，並降低裝置的翹曲，因此可獲得均勻的開口部26的高度H。
並且，與絲線移動方向及絲線並列方向分別平行地配設的上述導熱構件44、導熱構件46的間隔較佳為100mm以上、500mm以下。若導熱構件44、導熱構件46的間隔為500mm以下，則可將用於處理絲線Z的加壓蒸汽提供給加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的構成構件的熱有效地傳遞至上述外壁構件40，並可降低加壓蒸汽處理裝置的熱變形。而且若追加上述傾斜配設的導熱構件48，則可將熱均等地傳遞至外壁構件40，因此可更加降低加壓蒸汽處理裝置的熱變形。若導熱構件44、導熱構件46的間隔為100mm以上，則可將所使用的結構材料的量抑制在最小限度，並且可抑制裝置自身的重量化所伴隨的開關機構的大型化，因此可抑制裝置成本的上升。
為了抑制自板狀構件50及外壁構件40向大氣放熱，較佳為在板狀構件50與加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20之間所形成的空間部封入隔熱材料。所封入的隔熱材料可使用玻璃絨、岩絨等，並無特別限定。由於存在此隔熱材料，因此可提高加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的內部的熱效率，同時有效地抑制自板狀構件50及外壁構件40向大氣放熱。
板狀構件50及外壁構件40的材質只要是對抑制因加壓蒸汽所引起的壓力具有充分的機械強度的材質，則並無特別限定。可使用對鋼鐵實施防銹塗裝的材質或不鏽鋼、具有低線膨脹係數的特殊銦鋼(invar)合金等。
導熱構件44、導熱構件46、導熱構件48的材質只要是對抑制因加壓蒸汽所引起的壓力具有充分的機械強度，且導熱率較高的材質，則並無特別限定。可使用對鋼鐵實施防銹塗裝的材質或不鏽鋼、具有低線膨脹係數的特殊因瓦合金等。
接著，對第2實施形態的加壓蒸汽處理裝置進行說明。圖14是第2實施形態的處理裝置101的縱剖面圖。另外，在此加壓蒸汽處理裝置101中，對於與上述第1實施形態的加壓蒸汽處理裝置1具有相同構成的零件及構件，使用相同符號來表示，藉此省略其詳細的說明。
圖14所示的加壓蒸汽處理裝置101具有：藉由加壓蒸汽對沿著固定方向移動的片狀的多根絲線Z進行處理的加壓蒸汽處理部10、及在加壓蒸汽處理部10的絲線入口及出 口分別配設的一次側迷宮式密封部20a及二次側迷宮式密封部20b。
在採用可將處理裝置101二分割的結構時，經分割的裝置本體部61、裝置本體部62彼此的開關機構並無特別限定，例如可採用藉由鉸鏈連結經分割的裝置本體部61、裝置本體部62彼此而開關的機構等。並且，亦可採用吊起所分割的上側的裝置本體部61的部分而開關的方法。並且，此種情況下，為了防止自裝置本體部彼此的接合部分漏出加壓蒸汽，較佳為製成使用夾具等將經分割的裝置本體部彼此的接合部分密封的結構。
而且，以覆蓋構成處理裝置101的加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的裝置本體的方式，沿著其上下外周面以板狀的板狀構件50進行包圍，並且在除了由此板狀構件50包圍的加壓蒸汽導入口12的空間部同樣成格子狀組裝導熱構件44、導熱構件46。並且，在上述板狀構件50及導熱構件44、導熱構件46的上下外側面分別固設外壁構件40A、外壁構件40B。
此處，裝置本體的上下及左右的外面所配設的導熱性優異的導熱構件44、導熱構件46、導熱構件48可使用相同的材質，或亦可使用不同的材質。並且，對於在裝置本體的上下及左右的外面成格子狀配設的導熱構件而言，亦可使用相同素材或將不同質素材加以組合而使用。
上述上下的外壁構件40A、外壁構件40B配設有加熱機構。本實施形態的加壓蒸汽處理裝置101中，使用蒸汽 加熱器52作為上述加熱機構，但加熱機構並無特別限制，只要是可使被加熱構件到達所需要的溫度的方法即可。例如，除蒸汽加熱器52以外，亦可採用護套加熱器、鋁澆鑄加熱器、黃銅澆鑄加熱器、橡膠加熱器等。為了提高自該些加熱器向上下外壁構件40A、外壁構件40B的傳熱效率，可藉由熱水泥等將加熱器52與處理裝置101之間加以填埋。
並且，在本實施形態的處理裝置101中，在上下外壁構件40A、外壁構件40B的整面配設加熱機構，若配置於可抑制上下外壁構件40A、外壁構件40B因與周邊環境的溫度差而冷卻的位置，則並無特別限定。例如可於上下的上述外壁構件40A、外壁構件40B的內部配設加熱機構。具體而言，將加熱機構僅配設於上下外壁構件40A、外壁構件40B中的裝置本體的上側的上部外壁構件40A，或亦可僅配設於裝置本體的下側的下部外壁構件40B。並且，還可僅於上下外壁構件40A、外壁構件40B的一部分形成加熱機構。藉由在該些加壓蒸汽處理裝置形成加壓蒸汽以外的加熱機構，而可彌補上下外壁構件40A、外壁構件40B因放熱引起的溫度降低，因此裝置整體均勻地熱膨脹，結果可降低因由迷宮式噴嘴24形成的開口部26的高度H的變動引起的不均。
加熱機構的上下外壁構件40A、外壁構件40B的加熱溫度並無特別限制，就向加壓蒸汽處理部10內供給的蒸汽的溫度、開口部26的寬度W、加壓蒸汽處理部10的絲線 Z的移動方向的全長及一次側迷宮式密封部20a、及二次側迷宮式密封部20b的全長之總和等而言，較佳為，選擇可確保所需要的開口部高度H的最佳溫度。並且，可使用將藉由加熱機構的被加熱構件的加熱溫度的分布全設定為固定的方法，亦可採用僅將一部分的溫度降低的方法、或依照迷宮式密封部20內的蒸汽的溫度而連續地變化的方法。在處理裝置101的外部設置溫度控制裝置，該溫度控制裝置接受此溫度檢測裝置的檢測信號，而將迷宮式密封部20內的所需要的部位的溫度控制為所期望的溫度。
本實施形態中，為了控制上述迷宮式密封部20內的溫度，而設置檢測被加熱構件的加熱溫度的溫度檢測裝置。此溫度檢測裝置的設置位置較佳為位於上下外壁構件40A、外壁構件40B且可直接測定裝置本體的溫度的位置。因此，本實施形態中，在迷宮式密封部20內的1個部位或多個部位設置溫度檢測裝置。檢測加熱機構的加熱溫度的方法，例如大多使用熱電偶，但並不限定於此，只要是可在所期望的溫度範圍內準確地感測溫度的方法，則並無特別限制。
另外，本發明的處理裝置1、處理裝置101並不限定於圖1~圖3、圖14所例示的處理裝置1、處理裝置101。例如，圖示例的處理裝置1、處理裝置101雖然為使絲線Z沿著水平方向移動的裝置，但亦可為使絲線Z沿著鉛垂方向移動的加壓蒸汽處理裝置。
絲線Z根據用途適當選擇即可，例如可列舉：將包含 聚丙烯腈系聚合物的紡絲原液進行紡絲，將所得絲於浴中延伸並進行乾燥緻密化而得的絲線等碳纖維的製造所用的絲線。本實施形態中，將包含聚丙烯腈系聚合物的紡絲原液進行紡絲而製成凝固絲，將此凝固絲於浴中延伸並乾燥，藉此進行緻密化而獲得包含碳纖維的前驅體纖維的絲線，然後，將此絲線於加壓蒸汽環境下進行二次延伸處理，而獲得包含複絲的聚丙烯腈系纖維束的絲線Z。
本發明的處理裝置1、處理裝置101並不特別限定於適用的包含聚丙烯腈系聚合物的纖維的絲線Z的種類或處理步驟，可較適合地用作在欲獲得細纖度的纖維或高配向的纖維的情況、或要求較高的紡絲速度的情況下的延伸處理裝置及延伸處理方法。特別是可較適合地用於丙烯酸酯纖維或碳纖維用聚丙烯腈系聚合物纖維的生產中的延伸步驟。
[實例]
以下，表示實例及比較例對本發明進行詳細說明。但本發明並不限定於以下的記載。以下的實例1~實例14、比較例1~2中，算出圖5所示的開口部剖面中央34的高度H1與開口部剖面兩端36的高度H2之差△H(=H2-H1)，藉由使用有限元素法的數值解析，沿著處理裝置因熱變形所引起的絲線移動方向以10mm間隔算出高度H的變位量△H。對於所算出的△H，藉由表1所示的基準對作為多紡一次性處理裝置的性能進行評價。將其結果示於表3。以特定位置對加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20 的頂板11a及底板11b的任意的點、與對向的外壁構件40的點之溫度差△T進行評價，並算出最大的溫度差△TM 。
實例15~實例26中，根據細毛的產生頻度，測定因加壓蒸汽處理裝置101的變形所引起的開口部26的高度H的不均對品質造成的影響。細毛產生頻度的評價藉由以下方法來實施。即，在自加壓蒸汽處理裝置延伸出的移動中的多根纖維絲線中，目視測定每1小時產生的細毛數，並算出每根纖維絲線的平均產生次數。將評價基準示於表2。細毛的平均產生次數是根據下式而求出。(細毛的平均產生次數)=(自加壓蒸汽處理裝置延伸出的移動中的多根纖維絲線中，每1小時產生的細毛的總數)÷(投入至加壓蒸汽處理裝置的纖維絲線數)
並且，本實例15~實例26的開口部26的高度的寬度 方向的高度不均如圖5所示，是在絲線的延伸結束後在加壓蒸汽處理裝置101的構成上下迷宮式噴嘴間的開口部剖面中央34及迷宮式噴嘴間的開口部剖面兩端36的全部板片上夾住Φ3mm的鉛線，測定鉛線破壞的部分的厚度而求出的開口部剖面中央34的高度H1與開口部剖面兩端36的高度H2之差△H=(H2-H1)中的最大值，以相對於開口部寬度W的比率(△Hmax/W)進行評價。
(製造例1)
使將丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)、及甲基丙烯酸(MAA)以莫耳比AN/MA/MAA=96/2/2進行共聚合而得的聚丙烯腈系聚合物溶解於二甲基乙醯胺(DMAc)溶液(聚合物濃度20質量%、黏度50Pa‧s、溫度60℃)，而製備紡絲原液，將此紡絲原液通過孔數12000的紡絲嘴，並且噴出於濃度為70質量%、液溫為35℃的DMAc水溶液中並水洗後，於熱水浴中延伸至3倍，於135℃下乾燥而獲得緻密化的絲線Z。
(實例1)
於圖1及圖2所例示的處理裝置1中，將處理裝置1的全長X設為4000mm、將加壓蒸汽處理部10的絲線Z的移動方向的全長設為1000mm、將迷宮式密封部20的絲線Z的移動方向的全長設為1500mm、將處理裝置的寬度Y設為1050mm、將矩形狀開口部26的高度H設為2mm、將開口部26的寬度W設為1000mm。其中，處理裝置1的全長X是指加壓蒸汽處理部10與2個第1迷宮式 密封部及第2迷宮式密封部20的絲線的移動方向的全長之總和。即，迷宮式密封部20的全長是單側的第1迷宮式密封部及第2迷宮式密封部20的各自長度，在加壓蒸汽處理部10的絲線入口及出口設置2個具有此全長的第1迷宮式密封部及第2迷宮式密封部20。
將以等間隔(350mm間距)將板厚為21mm的2片板材設置成肋狀，來作為與絲線Z的移動方向平行配設的導熱構件44，並且將以等間隔(300mm間距)將板厚為12mm的12片板材與上述導熱構件44交叉設置，來作為與絲線Z的並列方向平行配設的導熱構件46。板狀構件50設為板厚25mm的板材，外壁構件40設為板厚21mm的板材、加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的構成構件設為板厚25mm的板材。由加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的構成構件、板狀構件50及外壁構件40包圍的處理裝置的高度設為300mm。將此處理裝置中的導熱構件的剖面積A2相對於由板狀構件50包圍的面積A1的比率(A2/A1)為7.5%。另外，為了便於計算，可忽視迷宮式噴嘴24及多孔板14。
板狀構件50、外壁構件40、導熱構件44、導熱構件46、加壓蒸汽處理部10及迷宮式密封部20的各構件的物性值，均使用通常的鋼鐵的物性值(縱向彈性係數=206GPa、橫向彈性係數=79GPa、線膨脹係數γ=11.7×10-6 [/℃])。
將加壓蒸汽處理部10的構成構件的內側設定為壓力 300KPaG、溫度142℃，迷宮式密封部20的構成構件的內側的壓力自第1迷宮式密封部31及第2迷宮式密封部33向絲線入口30及絲線出口32降低。形成迷宮式密封部20的構件的內側的溫度設為與上述成比例降低的壓力下的飽和蒸氣溫度。此實例中，以第1迷宮式密封部31及第2迷宮式密封部33的壓力為300kPaG、絲線入口30及絲線出口32的壓力為0kPaG的方式成比例地降低。並且，將第1迷宮式密封部31及第2迷宮式密封部33的溫度設定為142℃，將絲線入口30及絲線出口32溫度設定為100℃。
將板狀構件50內表面、與絲線移動方向平行的導熱構件44的表面、與絲線並列方向平行的導熱構件46的表面、與空間部之間的熱傳遞係數設為3W/(m2 /K)，將空間部的溫度設為80℃，將板狀構件50的外表面與空間部之間的熱傳遞係數設為10W/(m2 /K)，將空間部的溫度設為60℃。此處，W是迷宮式噴嘴的矩形狀開口部寬度。
對此形狀的1/8的對稱形狀進行數值解析，結果是△H為0.212mm、△T=18℃。
(實例2~實例5)
將處理裝置1的上述導熱構件44及上述導熱構件46的厚度、數量、於與外壁構件40平行的任意的剖面中導熱構件的剖面積A2相對於由板狀構件50包圍的面積A1的比率(A2/A1)以表3所示的方式進行變更，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表3。
(實例6)
以導熱構件填充圖12中細斜線陰影所示的處理裝置1的板狀構件50與頂板11a及底板11b之間所形成的空間部整個區域，即，將導熱構件的剖面積A2相對於由板狀構件50包圍的上述面積A1的比率(A2/A1)設為100%，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表1及表2。
(實例7、實例8)
如圖6、圖8所例示，僅使用導熱構件44、或導熱構件46中的任意一種導熱構件作為板狀構件50內部的導熱構件，將厚度以表3所示的方式進行變更，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表3。
(實例9、實例10)
如圖7、圖9所例示，僅使用導熱構件44、或導熱構件46中任意一種導熱構件作為板狀構件50內部的導熱構件，將厚度及構件間隔以表3所示的方式進行變更，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表3。
(實例11)
如圖10所例示，僅使用傾斜配設的導熱構件48作為板狀構件50內部的導熱構件，將其厚度及構件間隔以表3所示的方式進行設定，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表3。
(實例12)
如圖11所例示，使用導熱構件44、導熱構件46及導熱構件48作為板狀構件50內部的導熱構件，將厚度及構件間隔以表3所示的方式進行變更，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表3。
(實例13)
將處理裝置1的全長X以表3所示的方式進行變更，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表3。
(實例14)
如圖13所例示，在板狀構件50內部不設置導熱構件，外壁構件40的物性值是使用不鏽鋼SUS304的物性值(縱向彈性係數=200GPa、橫向彈性係數=74GPa、線膨脹係數γ=17.8×10-6 [/℃])，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表3。
(比較例1)
如圖13所例示，在板狀構件50內部不設置導熱構件，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的結果同樣示於表1及表2。
(比較例2)
將處理裝置1的處理裝置的寬度Y及迷宮式噴嘴24的矩形狀開口部寬度W以表3所示的方式進行變更，除此以外，使用與實例1相同的條件進行數值解析。將所得的 結果同樣示於表1及表2。
(實例15)
圖16(a)、圖16(b)所例示的處理裝置104是使用：加壓蒸汽處理部的絲線Z的移動方向的全長為1000mm，迷宮式密封部的絲線的移動方向的全長為1500mm(其中，迷宮式密封部的全長是單側的迷宮式密封部的長度，在加壓蒸汽處理部的絲線入口及出口設置2個此全長的迷宮式密封部。以下相同。)，迷宮式噴嘴距內壁面的延伸設置長度L為5mm，鄰接的迷宮式噴嘴間的間距P為20mm，延伸設置長度L與間距P之比L/P為0.25，迷宮式噴嘴段數為60段，開口部的高度H為2mm，開口部的寬度W為1000mm，上下的外壁構件的各自表面側的單面固設有平面狀加熱器52的處理裝置104。裝置本體的材質是使用鋼鐵(線膨脹係數γ=11.7×10-6 [/℃])。
為了檢測利用加熱器52的外壁構件的溫度，而將K型熱電偶安裝於與外壁構件的加熱面相反側的表面。
使用上述處理裝置104，以5紡將製造例1中所得的絲線Z自絲線入口導入而進行加壓蒸汽處理。以加壓室的壓力為300kPa、上下的外壁構件的溫度為142℃的方式控制供給至加熱器52的加壓蒸汽的壓力與溫度。
對在加壓蒸汽處理裝置104中進行延伸的期間的加壓蒸汽延伸以後的細毛的產生頻度、開口部寬度方向的高度不均進行評價，將結果示於表4。絲線的製造中，所有絲線並無混雜，亦無在延伸裝置入口因混雜的絲線的摩擦所 引起的細毛的產生，而可穩定進行蒸汽延伸。
(實例16~實例20)
如圖14、圖16(a)、圖16(b)、圖18(a)、圖18(b)、圖20(a)、圖20(b)、圖22(a)、圖22(b)所例示，將處理裝置101、104、處理裝置107、處理裝置110、處理裝置113的導熱構件44、導熱構件46、導熱構件48以表4所示的方式進行變更，除此以外，以與實例15相同的方式進行絲線Z的加壓蒸汽處理。
在加壓蒸汽處理裝置中進行延伸的期間觀察加壓蒸汽延伸以後的細毛的狀態，並對細毛的產生頻度進行評價，將評價結果、及開口部寬度方向的高度不均示於表4。
(實例21)
如圖17所例示，使用僅於上部外壁構件40A黏接單面為平面狀的加熱器52作為加壓蒸汽處理部以外的上述處理裝置的加熱機構的處理裝置105，將上部外壁構件40A的溫度以表4所示的方式進行變更，除此以外，以與實例15相同的方式進行絲線Z的加壓蒸汽處理。
在加壓蒸汽處理裝置105中進行延伸的期間觀察加壓蒸汽延伸以後的細毛的狀態，對細毛的產生頻度進行評價，將評價結果、以及開口部26的寬度方向的高度不均示於表4。
(實例22~實例26)
如圖15、17、圖19、圖21、圖23所例示，將處理裝置102、105、處理裝置108、處理裝置111、處理裝置114 的導熱構件44、導熱構件46、導熱構件48以表4所示的方式進行變更，除此以外，以與實例21相同的方式進行絲線Z的加壓蒸汽處理。
在加壓蒸汽處理裝置中進行延伸的期間觀察加壓蒸汽延伸以後的細毛的狀態，對細毛的產生頻度進行評價，將評價結果、以及開口部26的寬度方向的高度不均示於表4。
(比較例3~比較例8)
如圖14、圖16(a)、圖16(b)、圖18(a)、圖18(b)、圖20(a)、圖20(b)、圖22(a)、圖22(b)所例示，除了不設置將上下的外壁構件加熱的加熱器以外，使用具有與處理裝置101、處理裝置104、處理裝置107、處理裝置110、處理裝置113相同結構的處理裝置，將外壁構件40A的溫度以表4所示的方式進行變更，除此以外，以與實例15相同的方式進行絲線Z的加壓蒸汽處理。
在加壓蒸汽處理裝置中進行延伸的期間觀察加壓蒸汽延伸以後的細毛的狀態，對細毛的產生頻度進行評價，將評價結果、以及開口部26的寬度方向的高度不均示於表4。
1、101、102、104、105、107、108、110、111、113、114‧‧‧加壓蒸汽處理裝置
10‧‧‧加壓蒸汽處理部
11a‧‧‧頂板
11b‧‧‧底板
12‧‧‧加壓蒸汽導入口
14‧‧‧多孔板
16、17‧‧‧加壓室
18‧‧‧絲線移動路徑
20‧‧‧迷宮式密封部
20a‧‧‧一次側迷宮式密封部
20b‧‧‧二次側迷宮式密封部
22‧‧‧內壁面
24‧‧‧迷宮式噴嘴
26‧‧‧(矩形)開口部
28‧‧‧膨脹室
30‧‧‧絲線入口
31‧‧‧第1迷宮式密封部
32‧‧‧絲線出口
33‧‧‧第2迷宮式密封部
34‧‧‧開口部剖面中央
36‧‧‧開口部剖面兩端
40‧‧‧外壁構件
40A、40B‧‧‧(上下)外壁構件
44、46、48‧‧‧導熱構件
50‧‧‧板狀構件
52‧‧‧加熱器(加熱機構)
61、62‧‧‧(上下的分割)裝置本體部
a‧‧‧板片的厚度
H‧‧‧高度
H1‧‧‧開口部剖面中央34的高度
H2‧‧‧開口部剖面兩端36的高度
P‧‧‧間距
W‧‧‧寬度
X‧‧‧全長
Y‧‧‧寬度
Z‧‧‧絲線
圖1是表示本發明的加壓蒸汽處理裝置的概略構成的平剖面圖。
圖2是表示本發明的實例1~實例5、實例13中的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的縱剖面圖。
圖3是圖2所示的加壓蒸汽處理裝置的迷宮式噴嘴的部分放大剖面圖。
圖4是表示圖2所示的迷宮式密封部的迷宮式噴嘴的構成部分的加壓蒸汽處理前的狀態的縱剖面圖。
圖5是表示圖2所示的迷宮式密封部的迷宮式噴嘴的構成部分的加壓蒸汽處理中的狀態的縱剖面圖。
圖6是表示實例7中的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的平剖面圖。
圖7是表示實例9中的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的平剖面圖。
圖8是表示實例8中的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的平剖面圖。
圖9是表示實例10中的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的平剖面圖。
圖10是表示實例11中的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的剖面圖。
圖11是表示實例12中的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的平剖面圖。
圖12是表示實例6中所用的加壓蒸汽處理裝置的板狀構件內部的導熱構件的配置的平剖面圖。
圖13是實例14中所用的加壓蒸汽處理裝置的內部構成說明圖。
圖14是表示實例15、實例19中所用的加壓蒸汽處理裝置101的概略構成的縱剖面圖。
圖15是實例25中所用的加壓蒸汽處理裝置102的縱剖面圖。
圖16(a)、圖16(b)是實例16中所用的加壓蒸汽處理裝置104的內部構成說明圖。
圖17是實例21、實例22中所用的加壓蒸汽處理裝置105的縱剖面圖。
圖18(a)、圖18(b)是實例17中所用的加壓蒸汽處理裝置107的內部構成說明圖。
圖19是實例23中所用的加壓蒸汽處理裝置108的縱剖面圖。
圖20(a)、圖20(b)是實例18中所用的加壓蒸汽處理裝置110的內部構成說明圖。
圖21是實例24中所用的加壓蒸汽處理裝置111的縱剖面圖。
圖22(a)、圖22(b)是實例20中所用的加壓蒸汽處理裝置113的內部構成說明圖。
圖23是實例26中所用的加壓蒸汽處理裝置114縱剖面圖。
1‧‧‧加壓蒸汽處理裝置
10‧‧‧加壓蒸汽處理部
11a‧‧‧頂板
11b‧‧‧底板
12‧‧‧加壓蒸汽導入口
14‧‧‧多孔板
16、17‧‧‧加壓室
18‧‧‧絲線移動路徑
20‧‧‧迷宮式密封部
20a‧‧‧一次側迷宮式密封部
20b‧‧‧二次側迷宮式密封部
22‧‧‧內壁面
24‧‧‧迷宮式噴嘴
26‧‧‧(矩形狀)開口部
28‧‧‧膨脹室
30‧‧‧絲線入口
31‧‧‧第1迷宮式密封部
32‧‧‧絲線出口
33‧‧‧第2迷宮式密封部
34‧‧‧開口部剖面中央
36‧‧‧開口部剖面兩端
40‧‧‧外壁構件
40A、40B‧‧‧(上下)外壁構件
44、46、48‧‧‧導熱構件
50‧‧‧板狀構件
52‧‧‧加熱器(加熱機構)
61、62‧‧‧(上下的分割)裝置本體部
a‧‧‧板片的厚度
H‧‧‧高度
H1‧‧‧開口部剖面中央34的高度
H2‧‧‧開口部剖面兩端36的高度
P‧‧‧間距
W‧‧‧寬度
X‧‧‧全長
Y‧‧‧寬度
Z‧‧‧絲線

Claims (19)

  1. 一種丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有加壓蒸汽處理部，及迷宮式密封部，其中，上述迷宮式密封部分別設有加壓蒸汽處理部之絲線入口及絲線出口，在水平方向上設有上述絲線之移動路線，在上述移動路線的上下處設有多個迷宮式噴嘴，在上述迷宮式噴嘴中，上側迷宮式噴嘴及下側迷宮式噴嘴處在對向位置，且當上述迷宮式密封部的溫度為140℃時，對向一組之上述上側迷宮式噴嘴與上述下側迷宮式噴嘴的垂直方向的距離的最大值和最小值之差(△H)為△H≦0.5mm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其中，除蒸汽入口外，在加壓蒸汽處理裝置的上面及下面各自設有外壁構件，在上面的外壁構件的內面設有沿加壓蒸汽處理裝置的頂板延伸的板狀構件，且在下面的外壁構件的內面設有沿加壓蒸汽處理裝置的底板延伸的板狀構件，上述加壓蒸汽處理部或者上述迷宮式密封部的環境溫度為140℃時的，上述加壓蒸汽處理裝置的頂板或底板的任意的點，與對向的外壁構件的一點之溫度差為30℃以下。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其中，上述外壁部件為線膨脹係數高於上 述頂板及上述底板的線膨脹係數的構件。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其在上述加壓蒸汽處理部及上述迷宮式密封部的至少上面，與上述外壁構件之間所形成的空間部插入導熱構件而成。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其中在具有與上述空間部中的上述頂板平行的任意的上述空間部的剖面中，上述導熱構件的剖面積A2相對於由上述板狀構件包圍的面積A1的比率(A2/A1)為5%以上。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其中上述導熱構件的導熱率為16W/(mK)以上。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有將上述外壁構件加熱的加熱機構而成。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有藉由上述加熱機構檢測外壁構件溫度的溫度檢測機構、及基於上述溫度檢測機構的檢測結果而控制上述加熱機構的加熱溫度的溫度控制機構而成。
  9. 一種丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有加壓蒸汽處理部，及迷宮式密封部，其中上述迷宮式密封部分別設有加壓蒸汽處理部之絲線入口及絲線出口，在水平方向上具有上述絲線之移動路線， 除蒸汽入口外，在加壓蒸汽處理裝置的上面及下面各自設有外壁構件，在上面的外壁構件的內面設有沿加壓蒸汽處理裝置的頂板延伸的板狀構件，且在下面的外壁構件的內面設有沿加壓蒸汽處理裝置的底板延伸的板狀構件，在加壓蒸汽處理裝置的至少頂板與設置在上述頂板上方的外壁構件之間所形成的空間部插入有導熱部件。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其中上述導熱構件的導熱率為16W/(mK)以上。
  11. 如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其中在上述迷宮式密封部的上下對向的迷宮式噴嘴之間形成的矩形狀的開口部的高度H與寬度W之比(H/W)為1/2000~1/60。
  12. 如申請專利範圍第4項至第10項中任一項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其是上述導熱構件相對於上述外壁構件垂直地、且相對於上述開口部垂直地配設有1個以上及/或相對於上述開口部平行地配設1個以上而成。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其是上述導熱構件以100mm以上、500mm以下的間隔平行地配設多個而成。
  14. 如申請專利範圍第4項至第10項中任一項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其是上述導熱構件相 對於上述外壁構件垂直地、且沿上述開口部傾斜地配設1個或多個而成。
  15. 如申請專利範圍第4項至第10項中任一項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其是上述導熱構件相對於上述外壁構件垂直地、且相對於上述開口部的周圍垂直地及沿上述開口部傾斜地分別配設1個或多個而成。
  16. 一種丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有加壓蒸汽處理部，及迷宮式密封部，其中上述迷宮式密封部分別設有加壓蒸汽處理部之絲線入口及絲線出口，在水平方向上具有上述絲線之移動路線，除蒸汽入口外，在加壓蒸汽處理裝置的上面及下面各自設有外壁構件，在上面的外壁構件的內面設有沿加壓蒸汽處理裝置的頂板延伸的板狀構件，且在下面的外壁構件的內面設有沿加壓蒸汽處理裝置的底板延伸的板狀構件，且具有將上述外壁構件加熱的加熱機構。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置，其具有藉由上述加熱機構檢測外壁構件溫度的溫度檢測機構、及基於上述溫度檢測機構的檢測結果而控制上述加熱機構的加熱溫度的溫度控制機構而成。
  18. 一種丙烯腈系絲線的製造方法，其藉由如申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置對丙烯腈系絲線進行延伸處理。
  19. 一種丙烯腈系絲線的製造方法，其藉由如申請專利範圍第16項所述之丙烯腈系絲線的加壓蒸汽處理裝置對丙烯腈系絲線進行延伸處理1
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