[發明專利]碳纖維束的制造方法以及碳纖維前驅體纖維束的加熱爐

有效

• 申請號: 201380035456.5
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104428456A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 荒井理沙;加地曉;川村篤志;西啟之;田中崇文;島原將志
• 申請（專利權）人: 三菱麗陽株式會社
• 主分類號: D01F9/32
• 分類號: D01F9/32
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 張敬強;嚴星鐵

技術領域

本發明涉及碳纖維束的制造方法和碳纖維前驅體纖維束的加熱爐，特別涉及使用纖維束的加熱爐的碳纖維束的制造方法，該纖維束的加熱爐能夠適當地應用于碳纖維束制造工序中前驅體纖維束的預氧化爐。

背景技術

碳纖維由于比強度、比彈性率、耐火性、耐熱性、耐久性等優秀，所以其適用領域越來越廣。碳纖維由前驅體纖維燒制而成，其工序包括預氧化工序、預碳化工序、碳化工序。在預氧化工序中，在氧化環境下對前驅體纖維進行熱處理，對前驅體纖維施加熱的穩定性。該預氧化工序是碳纖維制造工序中最需要時間的工序，與碳纖維性能的體現有較大的關系。現在，因為在工作中的碳纖維制造工廠的預氧化爐內在寬度方向上存在溫度不均，所以在碳纖維上產生處理不均。

在由熱風對行進的碳纖維前驅體纖維束進行熱處理的熱處理室和使熱風從熱處理室的下游部向上游部循環的循環流道鄰接的預氧化爐中，與外部空氣接觸的壁側的熱風的溫度較低，與循環流道和熱處理室相接觸的壁側的溫度變高，在通過送風風扇后，也保持該溫度分布而向熱處理室供給熱風，這是產生溫度不均的原因。從碳纖維的品質的均勻化、產量的提高的觀點出發，尋求使預氧化爐內的溫度分布均勻化。

關于用于使該預氧化爐內的溫度分布均勻化從而消除溫度不均的具體的方案較多，例如有日本特開2000－088464號公報(專利文獻1)、日本特開2001－288623號公報(專利文獻2)、日本特開2003－155629號公報(專利文獻3)、日本特開2008－138325號公報(專利文獻4)以及日本特開2008－280640號公報(專利文獻5)等。其他的，關于使預氧化爐內的風速以及溫度分布均勻化的方案例如有日本特開2007－247130號公報(專利文獻6)以及日本特開2008－267794號公報(專利文獻7)。

另外，使熱風循環方式的處理氣體濃度均勻化的方案有日本特開昭59－116419號公報(專利文獻8)。

具體來說，在專利文獻1中，在加熱處理室內的纖維導出入部附近，設置有被隔熱材料覆蓋的熱風吹出噴嘴來防止散熱，同時在噴嘴內設置加熱單元和溫度控制傳感器來補充失去的散熱量。在專利文獻2中，在加熱處理室外的對流加熱型熱風循環流道設置作為熱風攪拌裝置的靜態混合機，使通過該靜態混合機時的壓力損失為3Pa以上，從而使熱風循環流道的加熱處理室內的、特別是溫度分布以及氣體濃度分布均勻，不產生預氧化工序的處理不均，由此在實現所得到的連續纖維束的物性的均勻化的同時使生產效率提高。

另外根據上述專利文獻3，將預氧化爐的爐壁做成雙重構造來防止爐壁的散熱引起的處理室內的溫度不均，并且設置從雙重構造的內壁朝向絲條行進方向突出的風向轉換用翅片，從而實現處理室內溫度的均勻化和生產效率的增加。在專利文獻4中，控制預氧化爐的前驅體纖維束出入口附近的外部空氣溫度，將爐內的溫度變動抑制在10℃以下。

根據上述專利文獻5，在熱處理室的外側、熱處理室的寬度方向的兩側壁上，分別設置有具備熱風送風機構的第一以及第二熱風循環流道，第一循環流道的一端與第一熱風供給噴嘴連接，第二熱風循環流道的一端與第二熱風供給噴嘴連接，并且第一熱風循環流道的另一端與第一熱風吸入噴嘴連接，第二熱風循環流道的另一端與第二熱風吸入噴嘴連接，利用第一以及第二循環流道包圍熱處理室的相對于絲條移送方向的兩側，防止向熱處理室外的散熱，并且通過在絲條的寬度方向的兩側上下多層地配置并在每層將熱風上下交替地吹出來使絲條寬度方向的熱風溫度以及風速的分布均勻化。

根據上述專利文獻6，利用在熱風吹出口使兩張多孔板重疊，具有通過將一方的多孔板并行移動來使開口面積可變的寬度方向的風速控制機構，另外在熱處理室的寬度方向兩側壁面上沿絲條方向設置風向改變板的預氧化爐來實現使熱處理室內行進的絲條溫度的均勻化。

根據上述專利文獻7，折返輥的內部被劃分成多個區域，通過在其中至少一個區域具備能夠進行加熱機構或冷卻機構的控制的溫度調整機構來控制寬度方向的纖維溫度差從而減小熱處理不均。

根據上述專利文獻8，通過使一分為二的氣流在合流之后馬上通過流體混合器來使其均勻混合而向爐內循環，從而使絲條間的品質不均消失。