预氧化热处理炉和碳纤维的制造方法技术

本发明专利技术涉及预氧化热处理炉和碳纤维的制造方法。通过热风吹出喷嘴(4)，向热处理室(2)沿与前体纤维束(10)的运行方向平行的方向输送热风，使所述前体纤维束预氧化。从热风吹出喷嘴(4)吹出的热风通过满足下述条件(1)～(3)的多孔板和整流部件。(1)A/B≧4.0；(2)0.15≦α≦0.35；(3)0≦B-d≦20。这里，A为整流部件的热风通过距离(mm)，B为整流部件的一个开孔中水平方向的最大距离(mm)，α为多孔板的开孔率，d为多孔板的当量直径(mm)。本发明专利技术的平行气流式预氧化热处理炉，即使是具有简单结构的热风吹出喷嘴，也会防止由热处理室内产生的硅酮类化合物导致的喷嘴阻塞，使热处理室内整体的传热性能均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及一种适用于碳纤维的制造中的预氧化热处理炉。
技术介绍
作为制造碳纤维的方法，众所周知有将碳纤维的前体纤维进行预氧化处理后，进 行碳化处理的方法。 作为该碳纤维的制造时的预氧化处理，例如可采用在氧气环境的热处理室内，通 过热风对前体纤维进行热处理的方法。 阳〇化]但是，由于预氧化处理是伴随着放热反应的处理，因此重要的是使热处理室内整 体的传热性能均匀并抑制反应斑。 据此，日本特开平10-237723号公报（专利文献1)中，在前体丝所通过的热处理 室中具有吹出口，该吹出口吹出沿前体丝的通过路径方向的热风，如果使与前体丝的通过 路径垂直方向的所述热处理室的截面积Ss与所述吹出口的截面积Sf为Ss/Sf兰2的关系， 则沿丝的通过路径形成良好的平行气流。此外，根据日本特开2002-194627号公报（专利 文献2)，热风导入区域由导向翼、多孔板、整流板构成，热处理炉内各部的尺寸被限定为规 定的关系，并公开有能够与丝并行地吹出热风且具有均匀的吹出风速分布的喷嘴。 进而，日本特开2008-144293号公报（专利文献3)公开的预氧化炉中，具有气体 导入部和气体排出部，所述气体导入部与聚丙締腊类纤维丝束的行进方向基本垂直地吹入 氧化性环境气体，所述气体排出部与所述气体导入部对置设置并排出所述氧化性环境气 体；在所述气体导入部中设有多孔板，所述多孔板具有考虑到热风喷嘴的阻塞而可内含直 径为10mm的圆的开孔部。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平10-237723号公报 专利文献2 :日本特开2002-194627号公报 专利文献3 :日本特开2008-144293号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 但是，专利文献1中记载的预氧化炉中，虽然使得优选将从喷嘴的吹出口吹出的 热风的风速偏差控制在± 10%W内，但是仅示出了其构成部件，而关于构成部件本身的具 体尺寸、运些构成部件间的关系均没有示出。 此外，专利文献2中记载的预氧化炉中，为了减少风速斑而设置了多级整流区域。 因此，不仅压力损失变大，而且沿丝方向的喷嘴本身的长度也变大，因此，预氧化炉中没有 热风流过的区域变大，从而因持续进行放热反应的前体纤维不能除热，使失控反应的危险 性增大。 在碳纤维制造工序中，由于预氧化处理伴随着前体纤维丝束的放热而发生氧化反 应，因此伴随着预氧化炉内的热风、氧化反应而大量放热，导致单纤维之间易烙接。单纤维 烙接了的预氧化纤维丝束，其使碳纤维的品质显著下降，例如，在随后进行的碳化处理中， 容易引起起毛、断线的发生及各种特性的下降。 为了避免预氧化纤维的烙接，已知例如给予前体纤维丝束油剂的方法，W此为目 的，对多种油剂进行了研究。其中，由于娃酬类油剂具有高耐热性且有效抑制烙接，因此常 用娃酬类油剂。但是，给予前体纤维丝束的娃酬类油剂，由于预氧化处理的高热而部分挥 发，容易滞留在热风中。 如果运些粉尘滞留在预氧化炉内，则会引起设置在热风吹出口的吹出面上的风速 整流用多孔板的孔堵塞而阻塞，使热风的循环延误。如果热处理室内的热风循环延误，则前 体纤维丝束的除热不能顺利地进行，诱发前体纤维丝束的断线。进而，断线后的前体纤维丝 束进而缠绕到其他前体纤维丝束上等，诱发在其他运行区域运行的前体纤维丝束断线，最 差的情况甚至会导致火灾等，成为妨碍预氧化炉稳定运转的原因。 鉴于运种情况，作为专利文献3记载的热风喷嘴的构成部件，公开了利用多孔板 的整流技术，所述多孔板具有可内含10mm的圆的开孔部，但是其为设及一种吹出风速为 0. 3m/s~1. 5m/s范围、与前体纤维束垂直地供给热风的预氧化炉，在均匀控制所述风速的 同时，其风量变大的话，则容易切断前体纤维束，邻接纤维间的缠结频发。 本专利技术的目的在于提供一种预氧化炉，其适用于总纤度大的碳纤维的制造，并且 能够提高处理速度，并因其高传热性能而能够得到高生产效率，是相对于运行的前体纤维， 与其运行方向并行地供给热风来进行预氧化的平行气流式预氧化炉，其在使热风喷嘴为简 单结构的同时，特别是为了防止由产生的娃酬类化合物导致的喷嘴阻塞，使用开孔大的部 件并使热风吹出流速的分布均匀化，从而能够使热处理室内整体的传热性能均匀化。 用于解决问题的方法 本专利技术包含W下形态。 阳〇2引 山一种预氧化热处理炉，其具备： 热处理室，使热风在与前体纤维束的运行方向平行的方向上流动，对所述前体纤 维束进行加热； 阳0巧]热风吹出喷嘴，向所述热处理室内导入热风；W及 热风吸入喷嘴，设置在远离所述热风吹出喷嘴的位置上，吸入热风； 所述热风吹出喷嘴具有满足下述条件（1)~（4)的多孔板和整流部件，热风通过 该多孔板及整流部件被送入热处理室内： (1)A/B含 4.0; 似 0. 15 兰α兰 0. 35 ; (扣 0 兰B_d兰 20 ; (4)在将多孔板与整流部件相对的面重叠时，多孔板一个开孔的80%W上的面积 落入整流部件的一个开孔内。 运里，A为整流部件的热风通过距离（mm)，B为整流部件的一个开孔中水平方向的 最大距离（mm)，α为多孔板的开孔率，d为多孔板的当量直径（mm)。 在所述预氧化热处理炉中，优选的是，所述多孔板的当量直径d(mm)满足条件 (5)： (5)10 兰d兰 20。 在所述预氧化热处理炉中，优选的是，所述多孔板的开孔的开孔间距P1 (mm) 与整流部件的开孔的开孔间距P2 (mm)满足条件化）： (6)0. 995XP2 兰P1 兰 1. 005XP2 在所述预氧化热处理炉中，优选满足下述条件（7): (7) 0 兰y兰 7 ; 运里，y为多孔板与整流部件的开孔面相对的距离（mm)。 [引在所述预氧化热处理炉中，优选的是，所述整流部件的热风通过方向的截面形 状为网格状或蜂窝状。 在所述预氧化热处理炉中，优选的是，在连结部，多孔板与整流部件通过定位 部件被连结。 在所述预氧化热处理炉中，优选的是，多孔板与整流部件可拆卸。 [引在所述预氧化热处理炉中，优选的是，所述热风吹出喷嘴具有能改变热风流动 方向的方向转换板，并满足W下条件做及巧）： (8) (x/L) <0. 030 ； (9) (w/L) <0. 50 ； 运里，X为喷嘴前端的、多孔板与喷嘴前端的方向转换板之间的距离（mm)，L为热 风吹出喷嘴的纵深方向的全长（mm)，w为热风吹出喷嘴的入口宽度（mm)。在所述预氧化热处理炉中，优选的是，所述多孔板的设置位置可调节。 -种碳纤维的制造方法，其具有使用所述预氧化热处理炉对碳纤维前体束进 行加热的工序。 W例专利技术效果 根据本专利技术，在进行预氧化处理时，通过当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预氧化热处理炉，其特征在于，其具备：热处理室，使热风在与前体纤维束的运行方向平行的方向上流动，对所述前体纤维束进行加热；热风吹出喷嘴，向所述热处理室内导入热风；以及热风吸入喷嘴，设置在远离所述热风吹出喷嘴的位置上，吸入热风；所述热风吹出喷嘴具有满足下述条件(1)～(3)的多孔板和整流部件，热风通过该多孔板及整流部件被送入热处理室内：(1)A/B≧4.0(2)0.15≦α≦0.35(3)0≦B‑d≦20，这里，A为整流部件的热风通过距离(mm)，B为整流部件的一个开孔中水平方向的最大距离(mm)，α为多孔板的开孔率，d为多孔板的当量直径(mm)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加地晓，山本伸之，川村笃志，友部齐，
申请(专利权)人：三菱丽阳株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP