耐火化炉的清洗方法和耐火化纤维、碳纤维、石墨化纤维的制造方法技术

本发明专利技术的课题在于，提供能够从耐火化炉刚重启后起得到高品质的碳纤维、且使耐火化炉内的清洗变得容易、能够缩短停止生产的期间的耐火化炉的清洗方法；和具有使用本清洗方法来清洗耐火化炉的步骤的耐火化纤维的制造方法以及碳纤维的制造方法。本发明专利技术的解决手段是耐火化炉的清洗方法，其是将聚丙烯腈系碳纤维前体纤维在氧化性氛围中进行耐火化处理的耐火化炉的清洗方法，前述耐火化炉是具有氧化性气体在内部循环的机构的耐火化炉，以相对于壁面垂直的方向的压力达到2MPa以上的方式使液体与在该耐火化炉的壁面上附着的粉尘接触后，将该液体排出耐火化炉外，由此将从壁面上剥离的粉尘排出耐火化炉外，进一步，在耐火化炉内循环温度40℃以上的氧化性气体。

Cleaning methods of refractory furnace and manufacturing methods of refractory fibers, carbon fibers and graphitized fibers

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐火化炉的清洗方法和耐火化纤维、碳纤维、石墨化纤维的制造方法
本专利技术涉及耐火化炉的清洗方法，所述耐火化炉用于将碳纤维前体纤维通过氧化性气体而耐火化从而制造耐火化纤维。
技术介绍
碳纤维由于比强度、比弹性模量、耐热性、和耐化学试剂性优异，因此作为各种原材料的强化材料是有用的，在航空宇宙用途、护林用途、一般产业用途等广泛领域中使用。碳纤维大多用于要求强度的部位，因此需要均匀且稳定地具有极高的特性，即要求优异且高品质。一般而言，作为由聚丙烯腈系纤维制造碳纤维的方法，已知下述方法：将捆扎数千至数万根聚丙烯腈系聚合物的单纤维而得到的纤维(以下简称为碳纤维前体纤维)送入耐火化炉，暴露于加热至200~300℃的空气等氧化性氛围的热风，由此进行加热处理(耐火化处理)后，将所得耐火化纤维送入碳化炉，在300~1000℃的惰性气体氛围中进行加热处理(预碳化处理)后，进一步在被1000℃以上的惰性气体氛围充满的碳化炉中进行加热处理(碳化处理)。此外，作为中间材料的耐火化纤维利用其难燃性能，也被广泛用作面向阻燃性纺织布的原材料。碳纤维的制造步骤之中，为了避免耐火化纤维的熔接，在碳纤维前体纤维中经常使用硅酮系油剂。然而，工业生产规模的耐火化处理中，广泛使用热风循环方式的耐火化炉。热风循环方式的耐火化炉构成热风循环系统，该热风循环系统基于对碳纤维前体纤维进行耐火化处理的热处理室、和用于将热风加热而循环的热风循环通路。通过热风循环系统而能够多次反复利用热风，因此热风循环方式的耐火化炉具有能够减少热能量损失的优点。然而，热风循环方式的耐火化炉难以将热风中滞留的杂质排出热风循环系统外，因此存在粉尘等杂质容易在耐火化炉内的热风中长期滞留的缺点。特别地，由对碳纤维前体纤维赋予的硅酮系油剂产生的粉尘在耐火化炉内蓄积，也附着在耐火化处理中的碳纤维前体纤维上。附着在前体纤维上的粉尘的附着点成为之后的碳化处理中发生起毛、发生单纱断裂的起点，显著降低了所得碳纤维的品质。作为在耐火化炉内滞留的粉尘，除了前述源自硅酮系油剂的粉尘之外，还可以举出除了硅酮油剂之外的油剂成分的凝集物、附着在碳纤维前体纤维上而从耐火化炉外带入的粉尘、流入耐火化炉内的外部气体中包含的粉尘、和由它们的复合物形成的粉尘等。如果这些粉尘在耐火化炉内滞留，则如前所述，导致所得碳纤维的显著的品质降低，无法稳定地生产碳纤维。进一步，在热风吹出口的吹出面设置用于风速整流的多孔板的情况下，多孔板引起堵塞而闭塞，成为使热风的循环停滞的原因。如果热处理室内的热风的循环停滞，则无法顺利进行碳纤维前体纤维的除热，诱发碳纤维前体纤维的断纱。断纱的碳纤维前体纤维进一步与其他碳纤维前体纤维交缠等，诱发在其他行进区域中行进的碳纤维前体纤维的断纱，最糟糕的情况下导致火灾等，也成为妨碍耐火化炉的稳定运行的原因。因此，在以往的耐火化炉中，难以长期连续运行，需要频繁地停止运行而进行耐火化炉内的清扫，成为提高耐火化纤维的生产效率的障碍。此外，耐火化炉的清扫所需的维护费用庞大。除此之外，近年来伴随生产量的扩大，耐火化炉大型化，另一方面，为了生产高品质的耐火化纤维和碳纤维，减少耐火化炉内的风速不均，从而耐火化炉内的结构变得复杂，作业者难以进入热风循环的全部流路而进行完全清洗。热风循环方式的耐火化炉中，为了实现提高生产效率、和减少维护费用，关键在如何减少耐火化炉内的粉尘。为了减少粉尘，除了消除粉尘的生成原因、或将所生成的粉尘从热风循环系统中排出等之外，还考虑高效率地去除附着在耐火化炉内的粉尘。针对该课题，例如专利文献1中，提出了在耐火化炉整流板上部设置洒水喷嘴和排水口、从而将附着在整流板上的粉尘清洗去除的耐火化炉。根据该耐火化炉，不需要人工实施对粉尘附着而闭塞的整流板洒水的作业，清扫变得容易。此外，专利文献2中，提出了具有凝集机构的耐火化炉，所述凝集机构从热风循环通路中摄入热风而使杂质凝集，并再次将热风返回热风循环通路。根据该耐火化炉，能够高效率地从热风中去除粉尘，能够提高作业性。进一步，专利文献3中，提出了耐火化炉，其中，将通过了粉尘产生最多的耐火化初期的碳纤维前体纤维行进区域的氧化性气体排出至炉外而不使之循环。根据该耐火化炉，能够大幅减少附着在炉内的粉尘，能够长时间连续运行。此外，专利文献4中，提出了在热风循环通路中设有排气口的耐火化炉。根据该耐火化炉，在炉内清扫后的重启前，将热风循环系统的热风从排气口向热风循环系统外排气，因此能够减少在耐火化炉内残留的粉尘，因此能够防止在重启后的初期发生的耐火化纤维的品质降低。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-316946公报专利文献2：日本特开2012-201997公报专利文献3：日本特开2008-231611公报专利文献4：日本特开平8-311723公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，专利文献1记载的耐火化炉中，虽然具有去除一定量的附着的粉尘的效果，但仅进行洒水时，清洗·去除效果不充分。专利文献2记载的耐火化炉中，也具有减少附着在耐火化炉内的粉尘的效果，但完全通过凝集装置处理热风导致设备的大型化，从热能量损失的观点出发也是不优选的。因此，其结果是，现实上形成仅处理一部分热风的结构，无法完全防止炉内的粉尘附着。此外，由于需要作业者每隔一定期间进入炉内清洗，因此仍然要求高效率的清洗方法。专利文献3记载的耐火化炉中，尽管将通过了粉尘产生最多的区域的热风排出耐火化炉外，从而具有减少附着在耐火化炉内的粉尘的效果，但排出热风从热能量损失的观点出发是不优选的。此外，无法完全防止附着，因此需要作业者每隔一定期间进入炉内清洗，因此仍然要求高效率的清洗方法。专利文献4记载的耐火化炉中，也无法防止在耐火化炉的重启后的初期产生的耐火化纤维的品质降低，因此无法完全去除耐火化炉内的粉尘。因此，仍然需要耐火化炉内的清扫，此外还要求高效率的清洗方法。本专利技术鉴于前述情况，目的在于，提供能够从耐火化炉刚重启后起得到高品质的碳纤维、且使耐火化炉内的清洗变得容易、能够缩短停止生产的期间的耐火化炉的清洗方法；和具有使用本清洗方法来清洗耐火化炉的步骤的耐火化纤维的制造方法以及碳纤维的制造方法。用于解决问题的手段用于解决上述课题的本专利技术采用以下任一项所述的构成。(1)耐火化炉的清洗方法，其是将聚丙烯腈系碳纤维前体纤维在氧化性氛围中进行耐火化处理的耐火化炉的清洗方法，前述耐火化炉是具有氧化性气体在内部循环的机构的耐火化炉，以相对于壁面垂直的方向的压力达到2MPa以上的方式使液体与在该耐火化炉的壁面上附着的粉尘接触后，将该液体排出耐火化炉外，由此将从壁面上剥离的粉尘排出耐火化炉外，进一步，在耐火化炉内循环温度40℃以上的氧化性气体。(2)根据前述(1)所述的耐火化炉的清洗方法，其中，循环氧化性气体后，将该氧化性气体排出耐火化炉外，由此进一步将从壁面上剥离的粉尘排出耐火化炉外。(3)根据前述(2)所述的耐火化炉的清洗方法，其中，在耐火化炉内循环氧化性气体后，接着，切换耐火化炉内的氧化性气体的风向或风速，其后将从壁面上剥离的粉尘排出耐火化炉外。(4)根据前述(1)~(3)中任一项所述的耐火化炉的清洗方法，其中，在耐火化炉内循环的前述氧化性气体的温度为80℃以上。(5)耐火化纤维的制造方法，在通过前述(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.耐火化炉的清洗方法，其是将聚丙烯腈系碳纤维前体纤维在氧化性氛围中进行耐火化处理的耐火化炉的清洗方法，其中，所述耐火化炉是具有氧化性气体在内部循环的机构的耐火化炉，以相对于壁面垂直的方向的压力达到2MPa以上的方式使液体与在该耐火化炉的壁面上附着的粉尘接触后，将该液体排出耐火化炉外，由此将从壁面上剥离的粉尘排出耐火化炉外，进一步，在耐火化炉内循环温度为40℃以上的氧化性气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.08 JP 2017-0209621.耐火化炉的清洗方法，其是将聚丙烯腈系碳纤维前体纤维在氧化性氛围中进行耐火化处理的耐火化炉的清洗方法，其中，所述耐火化炉是具有氧化性气体在内部循环的机构的耐火化炉，以相对于壁面垂直的方向的压力达到2MPa以上的方式使液体与在该耐火化炉的壁面上附着的粉尘接触后，将该液体排出耐火化炉外，由此将从壁面上剥离的粉尘排出耐火化炉外，进一步，在耐火化炉内循环温度为40℃以上的氧化性气体。2.根据权利要求1所述的耐火化炉的清洗方法，其中，循环氧化性气体后，将该氧化性气体排出耐火化炉外，由此进一步将从壁面上剥离的粉尘排出耐火化炉外。3.根据权利要求2所述的耐火化炉的清洗方法，其中，在耐火化炉内循环氧化性气体后，接着，切换耐火化炉内的氧化性气体的风向或风速，其后...

【专利技术属性】
技术研发人员：久慈祐介，山本航，内山真臣，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP