微波加热单元以及使用该微波加热单元的碳纤维制造方法技术

通过本发明专利技术提供一种微波加热单元，包括炉体和微波振荡器，所述炉体在波导管的管壁形成有纤维导入口和纤维导出口，所述微波振荡器向所述波导管内导入微波，所述微波加热单元的特征在于，构成为所述被加热连续纤维相对于所述波导管的管轴具有角度

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微波加热单元以及使用该微波加热单元的碳纤维制造方法


[0001]本专利技术涉及照射微波来对被加热连续纤维进行加热的微波加热单元以及使用该微波加热单元的碳纤维制造方法
。

技术介绍

[0002]碳纤维具有比其他纤维优异的比强度和比弹性模量，利用其轻量性和优异的机械特性，被作为与树脂进行复合的强化纤维等而广泛地在工业上进行了利用
。
[0003]以往，碳纤维是如以下这样制造的
。
首先，通过在加热空气中以
230
～
260℃
对前驱体纤维进行
30
～
100
分钟的加热，从而进行耐燃化处理
。
通过该耐燃化处理，使之发生丙烯酸系纤维的环化反应，使氧结合量增加来获得耐燃化纤维
。
该耐燃化纤维例如一边在氮气氛下使用
300
～
800℃
的烧成炉来施加温度梯度，一边被进行碳化
(
第一碳化处理
)。
接着，一边在氮气氛下使用
800
～
2100℃
的烧成炉来施加温度梯度，一边被进一步进行碳化
(
第二碳化处理
)。
这样，碳纤维是通过在被加热后的烧成炉内从耐燃化纤维的外部对该耐燃化纤维进行加热来制造的
。
[0004]在如上述那样进行制造的情况下，为了避免被碳化纤维内部的碳化成为不充分，必须花费时间来逐渐进行升温
。
另外，对于从外部进行加热的烧成炉，如炉体
、
烧成气氛那样的被碳化纤维以外的部分也会被加热，因此，热效率低
。
[0005]近年来，尝试了通过照射微波来对被碳化纤维进行加热而制作碳纤维
。
通过微波加热物质是从其内部进行加热
。
因此，在使用微波来对被碳化纤维进行加热的情况下，能够均匀地进行纤维表面和纤维内部的碳化，可期待缩短碳纤维的制造时间
。
[0006]以往以来，作为使用微波来制造碳纤维的方法，已知专利文献
1。
在专利文献1中记载了使用微波的碳纤维的制造方法
。
[0007]另外，在专利文献2中加载了通过相对于加热炉倾斜地输送被加热物来抑制食品等的加热不均的微波加热装置
。
[0008]但是，在碳纤维的制造工序中，被加热纤维连续地从电介质向半导体
、
接着向导电体变化
。
特别是，在使用微波制造碳纤维的制造工序中，被加热纤维的性质会瞬时地变化
。
即，通过被加热纤维的介电常数变化，合适的加热条件会瞬时地变化
。
因此，在使用以往的微波加热单元来对被加热纤维进行加热的情况下，由于炉内的电磁学能量的性质，容易引起不稳定反应，有时会使被加热纤维显著地受到损伤而导致工序稳定性降低，并且，所获得的纤维的品质显著地降低
。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1：日本特许
6063045
号公报
[0012]专利文献2：日本特许
2898646
号公报

技术实现思路

[0013]专利技术要解决的课题
[0014]本专利技术的课题在于提供一种小型的微波加热单元，该微波加热单元是通过照射微波来对被加热纤维进行加热的微波加热单元，即使被加热纤维的介电常数变化，也能够稳定地进行加热
。
另外，本专利技术的另一课题在于提供一种使用该微波加热单元来对被加热纤维进行碳化的碳纤维的制造方法
。
[0015]用于解决课题的技术方案
[0016]本专利技术人发现通过使被加热连续纤维相对于炉体的轴心倾斜地行进，能够解决上述课题
。
即，发现了：在炉体内产生的电磁场分布在波导管的预定部位成为极大电场强度，因此，能够通过使被加热连续纤维相对于波导管的管轴倾斜地行进，从而在极大电场强度附近对被加热连续纤维进行加热，并且，通过使因该加热而介电常数发生了变化的被加热连续纤维快速地从极大电场强度附近进行退避，从而对因被加热连续纤维变化为半导体
、
导电体而产生的电场反射进行抑制来提高工序稳定性
。
[0017]另外，发现了在作为电介质的被加热连续纤维变化为半导体
、
导电体之后进行加热的情况下，在利用微波的电场成分的加热时，容易由放电产生切断，加热变得不稳定，并且，会使被加热连续纤维的品质显著地降低，为此，通过利用磁场成分的加热，能够解决该问题
。
[0018]另外，本专利技术人想到了在筒状的炉体内配设使微波透射的筒状的保温管，以使被加热连续纤维在其中行进的方式照射微波
。
发现了该保温管在高温时会吸收微波而自身进行发热，因此，能够以高温对被加热连续纤维进行保温来使碳化速度飞跃性地提高
。
[0019]基于这些见解，完成了本专利技术
。
[0020]解决上述课题的本专利技术为以下记载的这样
。
[0021]〔1〕
一种微波加热单元
(1000、1000a、1000b、1000c、1001、1002、1003、1004)
，其特征在于，包括炉体
(100、101、201、301、401、501)
和微波振荡器
(11)
，所述炉体是在波导管的管壁形成有纤维导入口
(103、203、303)
和纤维导出口
(105、205、305)
而成的，所述微波振荡器向所述波导管内导入微波，所述微波加热单元构成为使被加热连续纤维
(150、250、350、450、550、251、351、451、551)
相对于所述波导管的管轴具有角度
θ
°
的倾斜地在其内部行进，所述角度
θ
°
为0＜
θ
＜
90
，所述纤维导出口形成在所述波导管的终端部以外的部分
。
[0022]〔2〕
根据
〔1〕
所述的微波加热单元，所述角度
θ
°
为
10
＜
θ
＜
60。
[0023]上述
〔1〕
和
〔2〕
的微波加热单元是将波导管作为炉体
、
在常压下对在其内部行进的被加热连续纤维照射微波的微波加热单元，其特征在于，使被加热纤维相对于波导管的管轴倾斜地行进
。
[0024]〔3〕
根据
〔1〕
所述的微波加热单元，所述波导管为方形波导管，在所述波导管的短边管壁分别设置有所述纤维导入口和所述纤维导出口
。
[0025]〔4〕
根据
〔1〕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种微波加热单元，其特征在于，所述微波加热单元包括炉体和微波振荡器，所述炉体是在波导管的管壁形成有纤维导入口和纤维导出口而成的，所述微波振荡器向所述波导管内导入微波，所述微波加热单元构成为被加热连续纤维相对于所述波导管的管轴具有角度
θ
°
的倾斜地在其内部行进，所述角度
θ
°
为0＜
θ
＜
90
，所述纤维导出口形成在所述波导管的终端部以外的部分
。2.
根据权利要求1所述的微波加热单元，其中，所述角度
θ
°
为
10
＜
θ
＜
60。3.
根据权利要求1所述的微波加热单元，其中，所述波导管为方形波导管，在所述波导管的短边管壁分别设置有纤维导入口和纤维导出口
。4.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木庆宜，图子博昭，杉山顺一，
申请(专利权)人：帝人株式会社，
类型：发明
国别省市：