丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法
丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法，其抑制加压蒸汽向装置外的泄露的影响，将加压蒸汽供给量抑制为最小，同时降低丝断裂，成品率提高，适于制造高生产性的碳纤维前驱体丝条。加压蒸汽处理装置（1）在加压蒸汽处理部（2）的前后具备迷宫式密封部（3），一并地在加压蒸汽环境下对沿丝条移动路径（5）片状地并列移动的多个丝条进行处理。与丝条平行地分割上述迷宫式密封部（3）的丝条移动路径（5）。适当地利用分隔板（3e）分割为多个。
【专利说明】丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由聚丙烯腈类等构成的碳纤维前驱体丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法。
【背景技术】
[0002]在碳纤维的制造等中，作为其前驱体，作为作为原丝使用例如由聚丙烯腈类聚合体构成的丝条等，要求该丝条的强度及配向部优异。这种丝条对例如含有聚丙烯腈类聚合体的纺丝原液进行纺丝并成为凝固丝，通过使该凝固丝在水中延伸并干燥，得到细密化的丝条后，能够通过在加压蒸汽环境下对该丝条进行二次延伸处理而得到。
[0003]在加压蒸汽环境下的丝条的处理方面，使用使丝条在装置内部移动，相对于该丝条供给加压蒸汽的处理装置。在这种处理装置中，当供给到装置内部的加压蒸汽从丝条的入口及出口大量地泄露到装置外时，装置内部的压力、温度、湿度等不稳定，有可能在丝条上产生绒毛或断丝等。另外，为了抑制加压蒸汽向装置外的泄露的影响，需要大量的加压蒸汽，增大了能量成本。
[0004]作为抑制加压蒸汽从装置内部漏出的处理装置，例如通过日本特开2001-140161号公报(专利文献1)，公开了具备利用加压蒸汽对在一定方向上移动的丝条进行处理的加压蒸汽处理部、从该加压蒸汽处理部的前后延伸的两个迷宫式密封部的加压蒸汽处理装置。在上述迷宫式密封部上沿丝条移动路径并列地设有多级由从相对的顶板及底板的内壁面向丝条直角地延伸的板片构成的迷宫式喷嘴，通过在通过这些迷宫式喷嘴间的各空间(膨胀室)时消耗能量，降低加压蒸汽的漏出量。
[0005]根据上述专利文献1，在加压蒸汽处理部的前后配置有第一及第二迷宫式密封部，一并地在加压蒸汽环境下对沿丝条移动路径片状地并排移动的多个丝条进行处理。距上述迷宫式喷嘴的顶板及底板内壁面的延伸设置长度L与前后的喷嘴间的间距P的比(L/P)的值是0.3?1.2，上述迷宫式喷嘴的级数与前后的第一及第二迷宫式密封部都分别为80级?120级。另外，使由上述迷宫式密封部内的丝条移动路径的以下所示的式子计算出的丝条的填充率F为0.5?10%。
[0006]填充率F={K/ ( P XlO5) }/A
[0007]其中，K:丝条纤度(tex)
[0008]P:丝条密度(g/cm3)
[0009]A:上述丝条移动路径的开口面积(cm2)
[0010]通过使L/P的值为上述范围，形成在前后的喷嘴间的膨胀室的大小适当，通过在膨胀室内，反复进行旋转较小的涡流的产生与消失，能够极度消耗能量，因此减压有效地进行。能与80?120级之类的迷宫式喷嘴的形成级数相应，有效地抑制蒸汽漏出量，能够有效地防止丝条的损伤或绒毛。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献[0013]专利文献1:日本特开2001-140161号公报
【发明内容】
[0014]发明所要解决的课题
[0015]并且，根据上述专利文献I所记载的加压蒸汽处理装置，多个丝条沿丝条移动路径并列地移动，但此时邻接的各丝条简单地在并列的状态下移动，因此尤其当在处理装置中通过的丝条的填充率超过10%时，邻接的丝条彼此干涉而容易产生混织。
[0016]另外，在利用现有技术的这种加压蒸汽处理装置中，在多个丝条中的、一纺锤在加压蒸汽处理装置内部产生丝断裂时，切断的丝条残留在迷宫式密封部，由于蒸汽而紊乱，并与邻接的丝条络合，产生丝断裂，导致成品率下降。
[0017]并且，从中央的加压蒸汽处理部导入的高压蒸汽流入加压蒸汽处理部及配置在前后的第一及第二迷宫式密封部的内部而充满。此时，加压蒸汽不在规定的方向上流动，容易在使邻接的丝条彼此交络的方向上流动的可能性高。其结果，进一步助长上述那样的丝断裂，因此，在以后的碳化工序中，难以均匀地稳定而烧制。
[0018]本发明是为了解决该现有的课题而完成的，其目的在于提供一种高生产性的碳纤维前驱体丝条的加压蒸汽处理装置，其抑制加压蒸汽向装置外的泄露的影响，将加压蒸汽供给量抑制为最小，同时降低丝断裂，成品率提高。
[0019]用于解决课题的方法
[0020]该目的通过本发明的第一基本结构的、加压蒸汽处理装置有效地实现，该加压蒸汽处理装置具备加压蒸汽处理部与迷宫式密封部，一并地在加压蒸汽环境下对并列移动的多个丝条进行处理，其特征在于，上述迷宫式密封部分别连接设置在加压蒸汽处理部的丝条入口与出口，对各丝条分隔在上述迷宫式密封部中的丝条移动路径。
[0021]另外，上述目的通过作为本发明的第二基本结构的、碳纤维前驱体丝条的制造方法也能有效地实现，其利用上述加压蒸汽处理装置一并地对多个丝条进行延伸处理。
[0022]根据本发明的优选方式，优选在上述迷宫式密封部，在上述密封喷嘴的各级沿丝条排列方向的相邻的丝条间与丝条平行地连接设置多个分隔板。另外，优选在上述迷宫式密封部，沿丝条排列方向的相邻的丝条间具有与丝条平行的分隔板。在上述迷宫式密封部，在迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间沿丝条排列方向的相邻丝条间与丝条平行地连接设置多个分隔板。
[0023]优选将上述分隔板设置在任意的迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间。另外，优选上述分隔板的与丝条平行的长度为任意的迷宫式喷嘴的面和相邻的迷宫式喷嘴的相对的面之间的高度的55?95%。也能够在上或下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。还具有上述分隔板的高度是迷宫式喷嘴的高度L与上下迷宫式喷嘴之间的开口高度H的合计以上的场合。另外，也可以在上及下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。
[0024]在位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板相对的位置，位于上及下迷宫式板的分隔板的一方的高度优选为上或下迷宫式喷嘴的高度与上下迷宫式喷嘴间的开口高度的合计以上。另外，位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板在相同的丝条间不会互相干涉的位置，位于上及下分隔板的内表面的分隔板的高度的合计为从上迷宫式板的内表面到下迷宫式板的内表面的高度以上。[0025]发明效果
[0026]通过利用使迷宫式密封部的丝条移动路径与丝条平行且与丝条排列方向正交地分割为多个产生的蒸汽整流效果，加压蒸汽处理装置内部的丝条移动稳定性提高，邻接的各丝条间的接触或络合大幅地减少。在实现本发明以前，进行了以销导向件分隔丝条移动路径的试验，但绒毛残留在销导向件与迷宫式喷嘴之间，必须频繁地进行其排除作业，或不断产生诱发断裂，无法确保工序稳定性，难以实用化。另外，为了降低上述绒毛滞留的产生，尝试使导向销的直径变粗，但不得不使丝条移动路径狭窄，生产性下降，因此无法实现实用化。
[0027]作为本发明的优选方式之一，尤其当在分割单元上使用分隔板时，能够有效地防止加压蒸汽处理装置内部的诱发断裂。其结果，不仅得到绒毛少的高品质的丝条，还维持丝条的移动稳定性，成品率显著提高。该分隔板相对于迷宫式喷嘴或迷宫式板的配设位置或大小等如上那样是多样的。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是放大表示本发明的加压蒸汽装置的实施例一的迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的局部纵剖视图。
[0029]图2是从丝条移动路径的上方示意地观察该迷宫式密封部的内部的放大局部立体图。
[0030]图3是表示该迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的横剖视图。
[0031]图4是示意地表示本发明的迷宫式喷嘴与分隔板的配置例的纵剖视图。
[0032]图5是表示图4所示的迷宫式密封部的内部结构的概要的剖视图。
[0033]图6是表不迷宫式密封部的另一内部结构例的剖视图。
[0034]图7是表示迷宫式密封部的又一内部结构例的剖视图。
[0035]图8是表示比较例一的迷宫式密封部的丝条移动路径的横剖视图。
[0036]图9是表示比较例二的迷宫式密封部的丝条移动路径的横剖视图。
[0037]图10是表示现有的加压蒸汽处理装置的概略结构的纵剖视图。
[0038]图11是表示现有的迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的局部横剖视图。
[0039]图12是表示现有的迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的纵剖视图。
【具体实施方式】
[0040]下面，参照附图具体地说明本发明的实施方式。另外，在说明本发明的实施方式之前，将图10?图12所示的上述专利文献I所公开的现有的优选的加压蒸汽处理装置作为一个例子，参照这些【专利附图】
【附图说明】概略结构。即使在本发明的实施方式中，也基本上具有图10?图12所示的现有结构，但其基本结构也未限定于示例的结构。基于以上方面，对表示以下说明的本发明的实施方式的附图中的符号中的、图10?图12所示的部分所对应的部件标注相同的符号。
[0041]图10?图12所示的加压蒸汽处理装置I具备加压蒸汽处理部2和分别配置在其丝条入口及出口的迷宫式密封部3，多个丝条Y从形成在上述装置I的前壁部的丝条入口 4导入加压蒸汽处理装置I内，在沿该装置I的全长延伸的丝条移动路径5上沿水平方向排列为片状地并列移动，并从形成在该装置I的后壁部的丝条出口 6导出。
[0042]作为构成加压蒸汽处理装置I的部件的材质，只要是具有对进行用于防止蒸汽的泄露的密封充分的机械强度的材质，则可应用任意的结构材料，未特别地限定。例如，作为处理装置的内表面的具有与丝条接触的可能性的部分的材质，使用具有耐腐蚀性，并且能够极力抑制接触的场合对丝条的损伤的在不锈钢或钢铁材料上实施了硬质镀铬处理的材质。
[0043]如图10所示，上述加压蒸汽处理部2隔着丝条移动路径5在上下分别具有加压室2a。该加压室2a的面向丝条移动路径5的壁部由多孔板2b构成，从蒸汽导入口 2c向上述加压室2a供给的蒸汽被加压，从上述多孔板2b朝向移动的丝条Y淋浴状地吹出。
[0044]如图10及图11所示，上述迷宫式密封部3在丝条长度方向上由多级迷宫式喷嘴3a构成。图11放大地表示该迷宫式密封部3的丝条长度方向截面的一部分，图12是上述迷宫式喷嘴3a的纵剖视图。
[0045]上述迷宫式喷嘴3a从上述迷宫式密封部3的上下左右的全内壁面朝向移动丝条Y直角地延伸，并且在该丝条Y的长度方向上多级地配置80级?120级，在丝条长度方向前后的迷宫式喷嘴3a之间形成膨胀室3c。通过在通过这些迷宫式喷嘴3a间的各空间(膨胀室)3c时消耗能量，降低加压蒸汽的泄露量。
[0046]上述迷宫式喷嘴3a由具有均匀的厚度的平板状的板片构成，如图12所示，在高度方向的中央形成在水平方向上延伸的切口状的开口 3b。以距上述迷宫式喷嘴3a的上下迷宫式板3d内壁面的延伸设置长度L与上述喷嘴间的间距P的比(L / P)的值为0.3?
1.2的方式设定。并且，高度H相对于切口状的上述开口 3b的左右宽度W的比H / W设定为 I / 900 ?I / 100。
[0047]如图12所示，在该开口 3b的内部不具有其他部件，在迷宫式密封部3的前后方向上连续地开口，具有由该开口 3b形成的切口状截面的空间部构成迷宫式密封部3的丝条移动路径5。
[0048]本发明的特征在于，迷宫式密封部3的上述丝条移动路径5’的结构与上述现有的丝条移动路径5不同这一点。即，在本发明中，如图1?3所示，在与具有切口状截面的丝条移动路径5’上并列地移动的多个丝条Y间，并且上下迷宫式喷嘴3a间的丝条移动路径5’上与该丝条移动路径5’平行地配置多个分隔板3e。结果，现有的丝条移动路径5在丝条排列方向上、每个丝条Y由分隔板3e分割，一条丝条Y在各自的丝条移动路径5上移动。
[0049]上述分隔板3e在迷宫式喷嘴3a间的空间(膨胀室3c’)沿上下内壁面的全长配置。另外，在本实施方式中，另外安装与构成迷宫式密封部3的迷宫式喷嘴3a或上下的迷宫式板3d独立的由平板片构成的分隔板3e，例如如上述迷宫式喷嘴3a那样，能直接一体地形成在上下迷宫式板3d上，或也能够直接一体形成在迷宫式喷嘴3a上。作为分隔板3e的材质，使用在不锈钢、钛合金或钢铁材料上实施了硬质镀铬处理的板材。
[0050]在本实施方式中，如图1及图2所示，在分隔板3e与迷宫式喷嘴3a之间设置较小的间隙。该间隙能够期待作为用于使由邻接的迷宫式喷嘴3a与分隔板3e包围的各膨胀室3c’内部的蒸汽压均等的蒸汽流通路径的功能。
[0051]为了使用该加压蒸汽处理装置I在加压蒸汽环境下对丝条进行延伸处理，首先对上述装置I进行引线。其中，在上述专利文献I所公开的加压蒸汽处理装置中，为了改善引线性，以能够以包括丝条移动路径5的平面上下分离的方式一分为二。相同的结构在本发明中也能够采用。通过这样，尤其提高在一并处理多纺锤的场合的引线性，能够容易且在短时间进行引线作业。
[0052]另外，在本发明中，与上述专利文献I所公开的加压蒸汽处理装置相同，可以将丝条向加压蒸汽处理装置I的导入量设定为填充率为0.5%?10%的范围。该填充率F是由下式F=IK/ (P XlO5) } / A求出的值，S卩，是丝条截面积占迷宫式密封部3的开口 3b的开口面积的比例。其中，K是丝条纤度(tex), P是丝条密度(g / cm3), A是上述丝条移动路径的开口面积(cm2)。
[0053]从蒸汽导入口向上述加压蒸汽处理部2中供给蒸汽，在加压蒸汽环境下对丝条实施延伸处理。此时，装置内部的蒸汽从丝条入口 4及丝条出口 6向外部漏出。在本发明中，也与上述专利文献I所公开的加压蒸汽处理装置相同，只要在上述加压蒸汽处理部2的丝条入口及出口的各个上配置迷宫式密封部3，在该密封部3上多级地形成80级?120级迷宫式喷嘴3a，并且使上述迷宫式喷嘴3a的延伸设置长度L、即到上述开口 3b的长度L、前后的喷嘴间的间距P的比(L / P)的值为0.3?1.2，则能够更有效地防止蒸汽的漏出。
[0054]上述迷宫式喷嘴3a通过使形成级数为80级?120级，能够有效地降低蒸汽漏出量。在迷宫式喷嘴比80级少的场合，密封性不充分，相反，即使使迷宫式喷嘴为120级以上，蒸汽泄漏的抑制效果也不会改变。
[0055]另外，当上述迷宫式喷嘴3a使距上下迷宫式板3d的内壁面的延伸设置长度L与邻接的喷嘴间的间距P的比(L / P)的值为0.3?1.2的范围时，能够有效地抑制蒸汽的漏出。这样，通过调节上述L / P的值并使膨胀室3c’的尺寸及截面形状适当化，能够有效地抑制蒸汽漏出量，能够有效地防止丝条的损伤或产生绒毛。
[0056]使上下开口高度H相对于上述开口 3b的左右宽度W的比H / W与上述专利文献I所记载的加压蒸汽处理装置相同，为I / 900?I / 100。如果该比H / W为I / 900以下，则无法抑制丝条的损伤或绒毛的产生，另外，如果比H / W为I / 100以上，则难以兼具将丝条保持为扁平和抑制蒸汽漏出量。
[0057]另外，通过使上下开口高度H相对于切口状的开口 3b的宽度W的比H / W的值为
I/ 900?I / 100相应，抑制上述填充率F，能够防止在多纺锤处理中的邻接地移动的丝条彼此的干涉与由此引起的损伤或混织。该填充率F优选为0.5%?10%。当该填充率小于0.5%或迷宫式喷嘴3a小于80级时，蒸汽的漏出量增加，并且，当填充率F超过10%，或迷宫式喷嘴3a超过120级时，无法忽视丝条与迷宫式喷嘴3a的接触，并且还容易产生邻接的丝条彼此或结构纤维彼此的混织。
[0058]并且，在本实施方式中，使用上述迷宫式密封部3的构成丝条移动路径5’的开口3b的形状如图4所示为切口形状的迷宫式喷嘴3a，并且利用分隔板3e并根据丝条数将丝条移动路径5’在丝条排列方向上分隔，因此不仅能够将丝条Y维持为扁平的状态，各分隔板3e还起到作为整流板的作用，与上述各喷嘴3a与分隔板3e之间具有间隙相应，作用在各丝条Y上的加压蒸汽量与压力被均等化，能促进蒸汽进入、到达丝束内部，能在短时间进行均匀的加热加压。另外，尤其分隔板3e的存在防止邻接的丝条Y彼此的接触与络合，不会产生迷宫式密封部3的绒毛或混织、且不会产生邻接的丝条Y彼此的络合引起的诱发断裂，从而得到显著提高丝条Y的移动稳定性，成品率变高，生产性优异，并且绒毛的产生少的高品质丝条。
[0059]在上述专利文献I所记载的加压蒸汽处理装置中，在使用装置主体能在包括丝条移动路径5的平面中沿丝条排列方向分割的加压蒸汽处理装置的场合，如图4所示，优选在上述迷宫式喷嘴3a与分隔板3e之间设置间隙，迷宫式喷嘴3a的丝条长度方向的长度优选是任意的迷宫式喷嘴3a的面与邻接的迷宫式喷嘴的相对的面的高度的55%?95%。
[0060]通过分隔板的丝条长度方向的长度为任意的迷宫式喷嘴3a的面与相邻的迷宫式喷嘴的相对的面的高度的55%以上，防止邻接的丝条Y彼此的接触与络合，不会在迷宫式密封部3产生绒毛或混织、且不会产生邻接的丝条Y彼此的络合引起的诱发断裂，从而得到显著提高丝条Y的移动稳定性，成品率高，生产性优异，并且绒毛的产生少的高品质丝条，通过分隔板的丝条长度方向的长度为任意的迷宫式喷嘴的面与相邻的迷宫式喷嘴的相对的面的高度的95%以下，在关闭由包括丝条移动路径5的平面分割的加压蒸汽装置时，上或下迷宫式喷嘴内、不具有分隔板的一侧的迷宫式喷嘴和分隔板不会接触，迷宫式喷嘴及分隔板也不会破损。
[0061]另外，上述实施方式的加压蒸汽处理装置I使丝条在水平方向上移动，但移动方向未限定于水平方向，也能够为在上下方向上移动的类型的处理装置。另外，表示上述分隔板3e设在分别配置在加压蒸汽处理部2的丝条入口及出口的各迷宫式密封部3上的例子，但也可只将分隔板3e配置在加压蒸汽处理部2的丝条入口或出口的任一方的迷宫式密封部3上。在该场合，优选至少在丝条入口侧的迷宫式密封部3上配置分隔板3e。
[0062]另外，在上述实施方式中，上述迷宫式喷嘴3a从迷宫式密封部3的上下左右的全部的内壁面延伸设置，利用该迷宫式喷嘴3a包围丝条移动路径5的整周，但不限于该结构。还存在使上述迷宫式喷嘴3a不从内壁面的整个面，例如只从上下的壁面延伸设置的场合，在该场合，丝条移动路径5’由从上下迷宫式板3d垂直地延伸的上述迷宫式喷嘴3a和迷宫式密封部3的左右侧壁面包围。
[0063]将由丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)、以及异丁烯酸(MAA)以摩尔比AN / MA /MAA=96 12 1 2共聚而成的聚丙烯腈类聚合体溶解在二甲基乙酰胺(DMAc)溶液(聚合物浓度20%质量、粘度50Pa *s、温度60°C )中来调制纺丝原液，使该纺丝原液通过孔数12000的纺丝口，在排出到浓度70质量％、液温35°C的DMAc水溶液中并清洗后，在热水浴中延伸为三倍，在135°C下干燥，得到致密化的丝条F。
[0064]实施例
[0065]下面，根据实施例及比较例更具体地说明本发明。但是，以下说明的实施例及比较例只不过是示例，本发明未限定于以下的记载。
[0066]在以下的实施例及比较例中，使用根据图10及图11所示的现有的加压蒸汽处理装置进行改进的加压蒸汽处理装置I。
[0067](实施例一)
[0068]在图1?图5所示的上述处理装置I中，在前后迷宫式密封部3上连续设置多个分隔板3e。在该处理装置I中，与丝条平行且沿丝条排列方向的相邻的丝条间连续设置多个分隔板3e。此时，在分隔板3e的侧面与迷宫式喷嘴3a的相对平面之间空有需要的间隔。在本实施例一中，以迷宫式喷嘴3a的厚度t=lmm，迷宫式喷嘴3a间的膨胀室的长度P2=21mm,距上述迷宫式喷嘴3a的上下迷宫式板3d的内壁面的延伸设置长度L=5mm，开口高度H=2mm，在下迷宫式板3d上直接竖立设置分隔板3e。该分隔板3e的丝条长度方向的长度Pl=19mm,分隔板的高度Hl=10mm。因此,如图4所示,在从下迷宫式板3d的内表面立起的分隔板3e的上端与上迷宫式板3d的内表面之间也形成2mm高度的间隙。
[0069]使用上述处理装置1，以三锤将由制造例一得到的丝条Y从丝条入口导入，进行加压蒸汽处理。加压室的压力为300kpa，使利用加压蒸汽进行的丝条Y的延伸倍率为三倍。与利用加压蒸汽进行的延伸处理开始同时进行十小时纺丝。在丝条的纺织中，不是在全部的丝条中混乱，也不产生绒毛地稳定地进行蒸汽延伸。从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的入口侧移动的丝条Y中的、沿中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y，如表I所示，之后邻接的两条丝条Y也不会诱发断裂地稳定地蒸汽延伸。
[0070](实施例二至四)
[0071]除了如表I那样改变上述处理装置I的分隔板3e的丝条长度方向的长度Pl以外，使用与实施例一相同的加压蒸汽处理装置I进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。另外，在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿该处理装置I的入口侧移动的丝条Y中的、沿中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置2?4中强制地切断在中央移动的丝条Y。表I表示在利用加压蒸汽处理装置I进行延伸期间，观察加压蒸汽延伸以后的丝条的绒毛状态，评价绒毛的产生频度的结果，以及强制地切断在中央移动的丝条Y后的邻接的两个丝条Y的诱发断裂的产生状况。与实施例一相同，不会产生绒毛或诱发断裂，能稳定地进行蒸汽延伸。
[0072](实施例五)
[0073]如图6所示，除了在上及下迷宫式板3d的内表面安装高度Hl及H2的分隔板3e以外，使用与上述处理装置I相同的处理装置，进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。另外，在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置的进入侧移动的丝条Y中的、在中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y。在利用加压蒸汽处理装置I进行延伸期间，观察加压蒸汽延伸以后的绒毛的状态，表I表示评价绒毛的产生频度的结果，以及在强制地切断在中央移动的丝条Y后的邻接的两个丝条Y的诱发断裂的产生状况。如表I所示，不会产生绒毛或诱发断裂，能稳定地蒸汽延伸。
[0074](实施例六)
[0075]如图7所示，除了互相不同地配置在安装在上及下迷宫式板3d的内表面的高度Hl及H2不同的上及下分隔板3e在相邻的丝条间互相不干涉的位置，且上及下迷宫式板的内表面的分隔板的高度的合计H1+H2是从上迷宫式板3d的内表面到下迷宫式板3d的内表面的高度以上以外，使用与实施例一的处理装置I相同的处理装置，进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。
[0076]另外，在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的进入侧移动的丝条Y中的、在中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y。表I表示在加压蒸汽处理装置中进行延伸期间，观察在加压蒸汽延伸以后的绒毛的状态，评价绒毛的发生频率的结果，以及强制地切断在中央移动的丝条Y后的邻接的两个丝条Y的诱发断裂的产生状况。如表I所示，不会产生绒毛、诱发断开，能稳定地蒸汽延伸。
[0077](比较例一)
[0078]如图8所示，除了卸下上述处理装置I的分隔板3e以外，使用与实施例一相同的加压蒸汽处理装置1，进行十小时丝条Y的利用加压蒸汽的延伸处理开始。在丝条的制造中，不在全部的丝条中混乱，能够不产生绒毛且稳定地进行蒸汽延伸。在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的进入侧移动的丝条Y中、在中央移动的丝条Y中卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y，之后邻接的两个丝条Y由于诱发断裂而被切断。确认产生诱发断裂的部位，如表I所示，没有产生绒毛，但在加压蒸汽处理部前侧的迷宫式密封部3内邻接的丝条彼此络合，产生诱发断裂。
[0079](比较例二)
[0080]如图9所示，除了代替上述处理装置I的分隔板3e，使用直径6mm的销导向件3f夕卜，使用与实施例一的上述处理装置I相同的加压蒸汽处理装置，进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。在丝条的制造中，发现不会在全部的丝条中混合，但在加压蒸汽处理后的丝条上产生绒毛。在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的进入侧移动的丝条Y中、在中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y，之后邻接的两个丝条Y由于诱发断裂而被切断。确认了诱发断裂产生部位后，在加压蒸汽处理部前侧的迷宫式密封部3内邻接的丝条彼此络合。
[0081]表I
[0082]
【权利要求】
1.一种加压蒸汽处理装置，其具备加压蒸汽处理部与迷宫式密封部，一并地在加压蒸汽环境下对并列移动的多个丝条进行处理，该加压蒸汽处理装置的特征在于， 上述迷宫式密封部分别连接设置在加压蒸汽处理部的丝条入口与出口，对各丝条分隔在上述迷宫式密封部中的丝条移动路径。
2.根据权利要求1所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上述迷宫式密封部，沿丝条排列方向的相邻的丝条间具有与丝条平行的分隔板。
3.根据权利要求1所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上述迷宫式密封部，在迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间沿丝条排列方向的相邻丝条间与丝条平行地连接设置多个分隔板。
4.根据权利要求1或2所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 将上述分隔板设置在任意的迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间。
5.根据权利要求3或4所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 上述分隔板的与丝条平行的长度为任意的迷宫式喷嘴的面和相邻的迷宫式喷嘴的相对的面之间的距离的55?95%。
6.根据权利要求3?5任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上或下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。
7.根据权利要求6所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 上述分隔板的高度是上或下迷宫式喷嘴的高度与上下迷宫式喷嘴之间的开口距离的合计以上。
8.根据权利要求3?5任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上及下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。
9.根据权利要求8所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板相对的位置，位于上及下迷宫式板的分隔板的一方的高度为上或下迷宫式喷嘴的高度与上下迷宫式喷嘴间的开口距离的合计以上。
10.根据权利要求8所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板在相同的丝条间不会互相干涉的位置，位于上及下分隔板的内表面的分隔板的高度的合计为从上迷宫式板的内表面到下迷宫式板的内表面的距离以上。
11.根据权利要求3?5任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在迷宫式喷嘴具有上述分隔板。
12.根据权利要求1?11任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 只在位于上述加压蒸汽处理部的前侧的迷宫式密封部具有上述分隔板。
13.根据权利要求1?12任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 只在上述迷宫式密封部中的、丝条进入侧的后部迷宫式密封部分割丝条移动路径。
14.一种碳纤维前驱体丝条的制造方法，其特征在于， 利用权利要求1?13中任一项所述的加压蒸汽处理装置一并地对多个丝条进行延伸处理。
【文档编号】D02J1/22GK103429809SQ201280012293
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年2月9日 优先权日:2011年3月9日
【发明者】水鸟由贵广, 川村笃志, 稻田浩成 申请人:三菱丽阳株式会社
【专利摘要】本发明提供一种丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法，其抑制加压蒸汽向装置外的泄露的影响，将加压蒸汽供给量抑制为最小，同时降低丝断裂，成品率提高，适于制造高生产性的碳纤维前驱体丝条。加压蒸汽处理装置（1）在加压蒸汽处理部（2）的前后具备迷宫式密封部（3），一并地在加压蒸汽环境下对沿丝条移动路径（5）片状地并列移动的多个丝条进行处理。与丝条平行地分割上述迷宫式密封部（3）的丝条移动路径（5）。适当地利用分隔板（3e）分割为多个。
【专利说明】丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及由聚丙烯腈类等构成的碳纤维前驱体丝条的加压蒸汽处理装置与碳纤维前驱体丝条的制造方法。
【背景技术】
[0002]在碳纤维的制造等中，作为其前驱体，作为作为原丝使用例如由聚丙烯腈类聚合体构成的丝条等，要求该丝条的强度及配向部优异。这种丝条对例如含有聚丙烯腈类聚合体的纺丝原液进行纺丝并成为凝固丝，通过使该凝固丝在水中延伸并干燥，得到细密化的丝条后，能够通过在加压蒸汽环境下对该丝条进行二次延伸处理而得到。
[0003]在加压蒸汽环境下的丝条的处理方面，使用使丝条在装置内部移动，相对于该丝条供给加压蒸汽的处理装置。在这种处理装置中，当供给到装置内部的加压蒸汽从丝条的入口及出口大量地泄露到装置外时，装置内部的压力、温度、湿度等不稳定，有可能在丝条上产生绒毛或断丝等。另外，为了抑制加压蒸汽向装置外的泄露的影响，需要大量的加压蒸汽，增大了能量成本。
[0004]作为抑制加压蒸汽从装置内部漏出的处理装置，例如通过日本特开2001-140161号公报(专利文献1)，公开了具备利用加压蒸汽对在一定方向上移动的丝条进行处理的加压蒸汽处理部、从该加压蒸汽处理部的前后延伸的两个迷宫式密封部的加压蒸汽处理装置。在上述迷宫式密封部上沿丝条移动路径并列地设有多级由从相对的顶板及底板的内壁面向丝条直角地延伸的板片构成的迷宫式喷嘴，通过在通过这些迷宫式喷嘴间的各空间(膨胀室)时消耗能量，降低加压蒸汽的漏出量。
[0005]根据上述专利文献1，在加压蒸汽处理部的前后配置有第一及第二迷宫式密封部，一并地在加压蒸汽环境下对沿丝条移动路径片状地并排移动的多个丝条进行处理。距上述迷宫式喷嘴的顶板及底板内壁面的延伸设置长度L与前后的喷嘴间的间距P的比(L/P)的值是0.3?1.2，上述迷宫式喷嘴的级数与前后的第一及第二迷宫式密封部都分别为80级?120级。另外，使由上述迷宫式密封部内的丝条移动路径的以下所示的式子计算出的丝条的填充率F为0.5?10%。
[0006]填充率F={K/ ( P XlO5) }/A
[0007]其中，K:丝条纤度(tex)
[0008]P:丝条密度(g/cm3)
[0009]A:上述丝条移动路径的开口面积(cm2)
[0010]通过使L/P的值为上述范围，形成在前后的喷嘴间的膨胀室的大小适当，通过在膨胀室内，反复进行旋转较小的涡流的产生与消失，能够极度消耗能量，因此减压有效地进行。能与80?120级之类的迷宫式喷嘴的形成级数相应，有效地抑制蒸汽漏出量，能够有效地防止丝条的损伤或绒毛。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献[0013]专利文献1:日本特开2001-140161号公报
【发明内容】
[0014]发明所要解决的课题
[0015]并且，根据上述专利文献I所记载的加压蒸汽处理装置，多个丝条沿丝条移动路径并列地移动，但此时邻接的各丝条简单地在并列的状态下移动，因此尤其当在处理装置中通过的丝条的填充率超过10%时，邻接的丝条彼此干涉而容易产生混织。
[0016]另外，在利用现有技术的这种加压蒸汽处理装置中，在多个丝条中的、一纺锤在加压蒸汽处理装置内部产生丝断裂时，切断的丝条残留在迷宫式密封部，由于蒸汽而紊乱，并与邻接的丝条络合，产生丝断裂，导致成品率下降。
[0017]并且，从中央的加压蒸汽处理部导入的高压蒸汽流入加压蒸汽处理部及配置在前后的第一及第二迷宫式密封部的内部而充满。此时，加压蒸汽不在规定的方向上流动，容易在使邻接的丝条彼此交络的方向上流动的可能性高。其结果，进一步助长上述那样的丝断裂，因此，在以后的碳化工序中，难以均匀地稳定而烧制。
[0018]本发明是为了解决该现有的课题而完成的，其目的在于提供一种高生产性的碳纤维前驱体丝条的加压蒸汽处理装置，其抑制加压蒸汽向装置外的泄露的影响，将加压蒸汽供给量抑制为最小，同时降低丝断裂，成品率提高。
[0019]用于解决课题的方法
[0020]该目的通过本发明的第一基本结构的、加压蒸汽处理装置有效地实现，该加压蒸汽处理装置具备加压蒸汽处理部与迷宫式密封部，一并地在加压蒸汽环境下对并列移动的多个丝条进行处理，其特征在于，上述迷宫式密封部分别连接设置在加压蒸汽处理部的丝条入口与出口，对各丝条分隔在上述迷宫式密封部中的丝条移动路径。
[0021]另外，上述目的通过作为本发明的第二基本结构的、碳纤维前驱体丝条的制造方法也能有效地实现，其利用上述加压蒸汽处理装置一并地对多个丝条进行延伸处理。
[0022]根据本发明的优选方式，优选在上述迷宫式密封部，在上述密封喷嘴的各级沿丝条排列方向的相邻的丝条间与丝条平行地连接设置多个分隔板。另外，优选在上述迷宫式密封部，沿丝条排列方向的相邻的丝条间具有与丝条平行的分隔板。在上述迷宫式密封部，在迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间沿丝条排列方向的相邻丝条间与丝条平行地连接设置多个分隔板。
[0023]优选将上述分隔板设置在任意的迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间。另外，优选上述分隔板的与丝条平行的长度为任意的迷宫式喷嘴的面和相邻的迷宫式喷嘴的相对的面之间的高度的55?95%。也能够在上或下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。还具有上述分隔板的高度是迷宫式喷嘴的高度L与上下迷宫式喷嘴之间的开口高度H的合计以上的场合。另外，也可以在上及下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。
[0024]在位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板相对的位置，位于上及下迷宫式板的分隔板的一方的高度优选为上或下迷宫式喷嘴的高度与上下迷宫式喷嘴间的开口高度的合计以上。另外，位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板在相同的丝条间不会互相干涉的位置，位于上及下分隔板的内表面的分隔板的高度的合计为从上迷宫式板的内表面到下迷宫式板的内表面的高度以上。[0025]发明效果
[0026]通过利用使迷宫式密封部的丝条移动路径与丝条平行且与丝条排列方向正交地分割为多个产生的蒸汽整流效果，加压蒸汽处理装置内部的丝条移动稳定性提高，邻接的各丝条间的接触或络合大幅地减少。在实现本发明以前，进行了以销导向件分隔丝条移动路径的试验，但绒毛残留在销导向件与迷宫式喷嘴之间，必须频繁地进行其排除作业，或不断产生诱发断裂，无法确保工序稳定性，难以实用化。另外，为了降低上述绒毛滞留的产生，尝试使导向销的直径变粗，但不得不使丝条移动路径狭窄，生产性下降，因此无法实现实用化。
[0027]作为本发明的优选方式之一，尤其当在分割单元上使用分隔板时，能够有效地防止加压蒸汽处理装置内部的诱发断裂。其结果，不仅得到绒毛少的高品质的丝条，还维持丝条的移动稳定性，成品率显著提高。该分隔板相对于迷宫式喷嘴或迷宫式板的配设位置或大小等如上那样是多样的。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是放大表示本发明的加压蒸汽装置的实施例一的迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的局部纵剖视图。
[0029]图2是从丝条移动路径的上方示意地观察该迷宫式密封部的内部的放大局部立体图。
[0030]图3是表示该迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的横剖视图。
[0031]图4是示意地表示本发明的迷宫式喷嘴与分隔板的配置例的纵剖视图。
[0032]图5是表示图4所示的迷宫式密封部的内部结构的概要的剖视图。
[0033]图6是表不迷宫式密封部的另一内部结构例的剖视图。
[0034]图7是表示迷宫式密封部的又一内部结构例的剖视图。
[0035]图8是表示比较例一的迷宫式密封部的丝条移动路径的横剖视图。
[0036]图9是表示比较例二的迷宫式密封部的丝条移动路径的横剖视图。
[0037]图10是表示现有的加压蒸汽处理装置的概略结构的纵剖视图。
[0038]图11是表示现有的迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的局部横剖视图。
[0039]图12是表示现有的迷宫式密封部的丝条移动路径的一个例子的纵剖视图。
【具体实施方式】
[0040]下面，参照附图具体地说明本发明的实施方式。另外，在说明本发明的实施方式之前，将图10?图12所示的上述专利文献I所公开的现有的优选的加压蒸汽处理装置作为一个例子，参照这些【专利附图】
【附图说明】概略结构。即使在本发明的实施方式中，也基本上具有图10?图12所示的现有结构，但其基本结构也未限定于示例的结构。基于以上方面，对表示以下说明的本发明的实施方式的附图中的符号中的、图10?图12所示的部分所对应的部件标注相同的符号。
[0041]图10?图12所示的加压蒸汽处理装置I具备加压蒸汽处理部2和分别配置在其丝条入口及出口的迷宫式密封部3，多个丝条Y从形成在上述装置I的前壁部的丝条入口 4导入加压蒸汽处理装置I内，在沿该装置I的全长延伸的丝条移动路径5上沿水平方向排列为片状地并列移动，并从形成在该装置I的后壁部的丝条出口 6导出。
[0042]作为构成加压蒸汽处理装置I的部件的材质，只要是具有对进行用于防止蒸汽的泄露的密封充分的机械强度的材质，则可应用任意的结构材料，未特别地限定。例如，作为处理装置的内表面的具有与丝条接触的可能性的部分的材质，使用具有耐腐蚀性，并且能够极力抑制接触的场合对丝条的损伤的在不锈钢或钢铁材料上实施了硬质镀铬处理的材质。
[0043]如图10所示，上述加压蒸汽处理部2隔着丝条移动路径5在上下分别具有加压室2a。该加压室2a的面向丝条移动路径5的壁部由多孔板2b构成，从蒸汽导入口 2c向上述加压室2a供给的蒸汽被加压，从上述多孔板2b朝向移动的丝条Y淋浴状地吹出。
[0044]如图10及图11所示，上述迷宫式密封部3在丝条长度方向上由多级迷宫式喷嘴3a构成。图11放大地表示该迷宫式密封部3的丝条长度方向截面的一部分，图12是上述迷宫式喷嘴3a的纵剖视图。
[0045]上述迷宫式喷嘴3a从上述迷宫式密封部3的上下左右的全内壁面朝向移动丝条Y直角地延伸，并且在该丝条Y的长度方向上多级地配置80级?120级，在丝条长度方向前后的迷宫式喷嘴3a之间形成膨胀室3c。通过在通过这些迷宫式喷嘴3a间的各空间(膨胀室)3c时消耗能量，降低加压蒸汽的泄露量。
[0046]上述迷宫式喷嘴3a由具有均匀的厚度的平板状的板片构成，如图12所示，在高度方向的中央形成在水平方向上延伸的切口状的开口 3b。以距上述迷宫式喷嘴3a的上下迷宫式板3d内壁面的延伸设置长度L与上述喷嘴间的间距P的比(L / P)的值为0.3?
1.2的方式设定。并且，高度H相对于切口状的上述开口 3b的左右宽度W的比H / W设定为 I / 900 ?I / 100。
[0047]如图12所示，在该开口 3b的内部不具有其他部件，在迷宫式密封部3的前后方向上连续地开口，具有由该开口 3b形成的切口状截面的空间部构成迷宫式密封部3的丝条移动路径5。
[0048]本发明的特征在于，迷宫式密封部3的上述丝条移动路径5’的结构与上述现有的丝条移动路径5不同这一点。即，在本发明中，如图1?3所示，在与具有切口状截面的丝条移动路径5’上并列地移动的多个丝条Y间，并且上下迷宫式喷嘴3a间的丝条移动路径5’上与该丝条移动路径5’平行地配置多个分隔板3e。结果，现有的丝条移动路径5在丝条排列方向上、每个丝条Y由分隔板3e分割，一条丝条Y在各自的丝条移动路径5上移动。
[0049]上述分隔板3e在迷宫式喷嘴3a间的空间(膨胀室3c’)沿上下内壁面的全长配置。另外，在本实施方式中，另外安装与构成迷宫式密封部3的迷宫式喷嘴3a或上下的迷宫式板3d独立的由平板片构成的分隔板3e，例如如上述迷宫式喷嘴3a那样，能直接一体地形成在上下迷宫式板3d上，或也能够直接一体形成在迷宫式喷嘴3a上。作为分隔板3e的材质，使用在不锈钢、钛合金或钢铁材料上实施了硬质镀铬处理的板材。
[0050]在本实施方式中，如图1及图2所示，在分隔板3e与迷宫式喷嘴3a之间设置较小的间隙。该间隙能够期待作为用于使由邻接的迷宫式喷嘴3a与分隔板3e包围的各膨胀室3c’内部的蒸汽压均等的蒸汽流通路径的功能。
[0051]为了使用该加压蒸汽处理装置I在加压蒸汽环境下对丝条进行延伸处理，首先对上述装置I进行引线。其中，在上述专利文献I所公开的加压蒸汽处理装置中，为了改善引线性，以能够以包括丝条移动路径5的平面上下分离的方式一分为二。相同的结构在本发明中也能够采用。通过这样，尤其提高在一并处理多纺锤的场合的引线性，能够容易且在短时间进行引线作业。
[0052]另外，在本发明中，与上述专利文献I所公开的加压蒸汽处理装置相同，可以将丝条向加压蒸汽处理装置I的导入量设定为填充率为0.5%?10%的范围。该填充率F是由下式F=IK/ (P XlO5) } / A求出的值，S卩，是丝条截面积占迷宫式密封部3的开口 3b的开口面积的比例。其中，K是丝条纤度(tex), P是丝条密度(g / cm3), A是上述丝条移动路径的开口面积(cm2)。
[0053]从蒸汽导入口向上述加压蒸汽处理部2中供给蒸汽，在加压蒸汽环境下对丝条实施延伸处理。此时，装置内部的蒸汽从丝条入口 4及丝条出口 6向外部漏出。在本发明中，也与上述专利文献I所公开的加压蒸汽处理装置相同，只要在上述加压蒸汽处理部2的丝条入口及出口的各个上配置迷宫式密封部3，在该密封部3上多级地形成80级?120级迷宫式喷嘴3a，并且使上述迷宫式喷嘴3a的延伸设置长度L、即到上述开口 3b的长度L、前后的喷嘴间的间距P的比(L / P)的值为0.3?1.2，则能够更有效地防止蒸汽的漏出。
[0054]上述迷宫式喷嘴3a通过使形成级数为80级?120级，能够有效地降低蒸汽漏出量。在迷宫式喷嘴比80级少的场合，密封性不充分，相反，即使使迷宫式喷嘴为120级以上，蒸汽泄漏的抑制效果也不会改变。
[0055]另外，当上述迷宫式喷嘴3a使距上下迷宫式板3d的内壁面的延伸设置长度L与邻接的喷嘴间的间距P的比(L / P)的值为0.3?1.2的范围时，能够有效地抑制蒸汽的漏出。这样，通过调节上述L / P的值并使膨胀室3c’的尺寸及截面形状适当化，能够有效地抑制蒸汽漏出量，能够有效地防止丝条的损伤或产生绒毛。
[0056]使上下开口高度H相对于上述开口 3b的左右宽度W的比H / W与上述专利文献I所记载的加压蒸汽处理装置相同，为I / 900?I / 100。如果该比H / W为I / 900以下，则无法抑制丝条的损伤或绒毛的产生，另外，如果比H / W为I / 100以上，则难以兼具将丝条保持为扁平和抑制蒸汽漏出量。
[0057]另外，通过使上下开口高度H相对于切口状的开口 3b的宽度W的比H / W的值为
I/ 900?I / 100相应，抑制上述填充率F，能够防止在多纺锤处理中的邻接地移动的丝条彼此的干涉与由此引起的损伤或混织。该填充率F优选为0.5%?10%。当该填充率小于0.5%或迷宫式喷嘴3a小于80级时，蒸汽的漏出量增加，并且，当填充率F超过10%，或迷宫式喷嘴3a超过120级时，无法忽视丝条与迷宫式喷嘴3a的接触，并且还容易产生邻接的丝条彼此或结构纤维彼此的混织。
[0058]并且，在本实施方式中，使用上述迷宫式密封部3的构成丝条移动路径5’的开口3b的形状如图4所示为切口形状的迷宫式喷嘴3a，并且利用分隔板3e并根据丝条数将丝条移动路径5’在丝条排列方向上分隔，因此不仅能够将丝条Y维持为扁平的状态，各分隔板3e还起到作为整流板的作用，与上述各喷嘴3a与分隔板3e之间具有间隙相应，作用在各丝条Y上的加压蒸汽量与压力被均等化，能促进蒸汽进入、到达丝束内部，能在短时间进行均匀的加热加压。另外，尤其分隔板3e的存在防止邻接的丝条Y彼此的接触与络合，不会产生迷宫式密封部3的绒毛或混织、且不会产生邻接的丝条Y彼此的络合引起的诱发断裂，从而得到显著提高丝条Y的移动稳定性，成品率变高，生产性优异，并且绒毛的产生少的高品质丝条。
[0059]在上述专利文献I所记载的加压蒸汽处理装置中，在使用装置主体能在包括丝条移动路径5的平面中沿丝条排列方向分割的加压蒸汽处理装置的场合，如图4所示，优选在上述迷宫式喷嘴3a与分隔板3e之间设置间隙，迷宫式喷嘴3a的丝条长度方向的长度优选是任意的迷宫式喷嘴3a的面与邻接的迷宫式喷嘴的相对的面的高度的55%?95%。
[0060]通过分隔板的丝条长度方向的长度为任意的迷宫式喷嘴3a的面与相邻的迷宫式喷嘴的相对的面的高度的55%以上，防止邻接的丝条Y彼此的接触与络合，不会在迷宫式密封部3产生绒毛或混织、且不会产生邻接的丝条Y彼此的络合引起的诱发断裂，从而得到显著提高丝条Y的移动稳定性，成品率高，生产性优异，并且绒毛的产生少的高品质丝条，通过分隔板的丝条长度方向的长度为任意的迷宫式喷嘴的面与相邻的迷宫式喷嘴的相对的面的高度的95%以下，在关闭由包括丝条移动路径5的平面分割的加压蒸汽装置时，上或下迷宫式喷嘴内、不具有分隔板的一侧的迷宫式喷嘴和分隔板不会接触，迷宫式喷嘴及分隔板也不会破损。
[0061]另外，上述实施方式的加压蒸汽处理装置I使丝条在水平方向上移动，但移动方向未限定于水平方向，也能够为在上下方向上移动的类型的处理装置。另外，表示上述分隔板3e设在分别配置在加压蒸汽处理部2的丝条入口及出口的各迷宫式密封部3上的例子，但也可只将分隔板3e配置在加压蒸汽处理部2的丝条入口或出口的任一方的迷宫式密封部3上。在该场合，优选至少在丝条入口侧的迷宫式密封部3上配置分隔板3e。
[0062]另外，在上述实施方式中，上述迷宫式喷嘴3a从迷宫式密封部3的上下左右的全部的内壁面延伸设置，利用该迷宫式喷嘴3a包围丝条移动路径5的整周，但不限于该结构。还存在使上述迷宫式喷嘴3a不从内壁面的整个面，例如只从上下的壁面延伸设置的场合，在该场合，丝条移动路径5’由从上下迷宫式板3d垂直地延伸的上述迷宫式喷嘴3a和迷宫式密封部3的左右侧壁面包围。
[0063]将由丙烯腈(AN)、丙烯酸甲酯(MA)、以及异丁烯酸(MAA)以摩尔比AN / MA /MAA=96 12 1 2共聚而成的聚丙烯腈类聚合体溶解在二甲基乙酰胺(DMAc)溶液(聚合物浓度20%质量、粘度50Pa *s、温度60°C )中来调制纺丝原液，使该纺丝原液通过孔数12000的纺丝口，在排出到浓度70质量％、液温35°C的DMAc水溶液中并清洗后，在热水浴中延伸为三倍，在135°C下干燥，得到致密化的丝条F。
[0064]实施例
[0065]下面，根据实施例及比较例更具体地说明本发明。但是，以下说明的实施例及比较例只不过是示例，本发明未限定于以下的记载。
[0066]在以下的实施例及比较例中，使用根据图10及图11所示的现有的加压蒸汽处理装置进行改进的加压蒸汽处理装置I。
[0067](实施例一)
[0068]在图1?图5所示的上述处理装置I中，在前后迷宫式密封部3上连续设置多个分隔板3e。在该处理装置I中，与丝条平行且沿丝条排列方向的相邻的丝条间连续设置多个分隔板3e。此时，在分隔板3e的侧面与迷宫式喷嘴3a的相对平面之间空有需要的间隔。在本实施例一中，以迷宫式喷嘴3a的厚度t=lmm，迷宫式喷嘴3a间的膨胀室的长度P2=21mm,距上述迷宫式喷嘴3a的上下迷宫式板3d的内壁面的延伸设置长度L=5mm，开口高度H=2mm，在下迷宫式板3d上直接竖立设置分隔板3e。该分隔板3e的丝条长度方向的长度Pl=19mm,分隔板的高度Hl=10mm。因此,如图4所示,在从下迷宫式板3d的内表面立起的分隔板3e的上端与上迷宫式板3d的内表面之间也形成2mm高度的间隙。
[0069]使用上述处理装置1，以三锤将由制造例一得到的丝条Y从丝条入口导入，进行加压蒸汽处理。加压室的压力为300kpa，使利用加压蒸汽进行的丝条Y的延伸倍率为三倍。与利用加压蒸汽进行的延伸处理开始同时进行十小时纺丝。在丝条的纺织中，不是在全部的丝条中混乱，也不产生绒毛地稳定地进行蒸汽延伸。从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的入口侧移动的丝条Y中的、沿中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y，如表I所示，之后邻接的两条丝条Y也不会诱发断裂地稳定地蒸汽延伸。
[0070](实施例二至四)
[0071]除了如表I那样改变上述处理装置I的分隔板3e的丝条长度方向的长度Pl以外，使用与实施例一相同的加压蒸汽处理装置I进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。另外，在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿该处理装置I的入口侧移动的丝条Y中的、沿中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置2?4中强制地切断在中央移动的丝条Y。表I表示在利用加压蒸汽处理装置I进行延伸期间，观察加压蒸汽延伸以后的丝条的绒毛状态，评价绒毛的产生频度的结果，以及强制地切断在中央移动的丝条Y后的邻接的两个丝条Y的诱发断裂的产生状况。与实施例一相同，不会产生绒毛或诱发断裂，能稳定地进行蒸汽延伸。
[0072](实施例五)
[0073]如图6所示，除了在上及下迷宫式板3d的内表面安装高度Hl及H2的分隔板3e以外，使用与上述处理装置I相同的处理装置，进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。另外，在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置的进入侧移动的丝条Y中的、在中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y。在利用加压蒸汽处理装置I进行延伸期间，观察加压蒸汽延伸以后的绒毛的状态，表I表示评价绒毛的产生频度的结果，以及在强制地切断在中央移动的丝条Y后的邻接的两个丝条Y的诱发断裂的产生状况。如表I所示，不会产生绒毛或诱发断裂，能稳定地蒸汽延伸。
[0074](实施例六)
[0075]如图7所示，除了互相不同地配置在安装在上及下迷宫式板3d的内表面的高度Hl及H2不同的上及下分隔板3e在相邻的丝条间互相不干涉的位置，且上及下迷宫式板的内表面的分隔板的高度的合计H1+H2是从上迷宫式板3d的内表面到下迷宫式板3d的内表面的高度以上以外，使用与实施例一的处理装置I相同的处理装置，进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。
[0076]另外，在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的进入侧移动的丝条Y中的、在中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y。表I表示在加压蒸汽处理装置中进行延伸期间，观察在加压蒸汽延伸以后的绒毛的状态，评价绒毛的发生频率的结果，以及强制地切断在中央移动的丝条Y后的邻接的两个丝条Y的诱发断裂的产生状况。如表I所示，不会产生绒毛、诱发断开，能稳定地蒸汽延伸。
[0077](比较例一)
[0078]如图8所示，除了卸下上述处理装置I的分隔板3e以外，使用与实施例一相同的加压蒸汽处理装置1，进行十小时丝条Y的利用加压蒸汽的延伸处理开始。在丝条的制造中，不在全部的丝条中混乱，能够不产生绒毛且稳定地进行蒸汽延伸。在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的进入侧移动的丝条Y中、在中央移动的丝条Y中卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y，之后邻接的两个丝条Y由于诱发断裂而被切断。确认产生诱发断裂的部位，如表I所示，没有产生绒毛，但在加压蒸汽处理部前侧的迷宫式密封部3内邻接的丝条彼此络合，产生诱发断裂。
[0079](比较例二)
[0080]如图9所示，除了代替上述处理装置I的分隔板3e，使用直径6mm的销导向件3f夕卜，使用与实施例一的上述处理装置I相同的加压蒸汽处理装置，进行十小时丝条Y的加压蒸汽处理。在丝条的制造中，发现不会在全部的丝条中混合，但在加压蒸汽处理后的丝条上产生绒毛。在从丝条的制造开始经过十小时后，在沿处理装置I的进入侧移动的丝条Y中、在中央移动的丝条Y上卷绕线头，在处理装置I中强制地切断在中央移动的丝条Y，之后邻接的两个丝条Y由于诱发断裂而被切断。确认了诱发断裂产生部位后，在加压蒸汽处理部前侧的迷宫式密封部3内邻接的丝条彼此络合。
[0081]表I
[0082]
【权利要求】
1.一种加压蒸汽处理装置，其具备加压蒸汽处理部与迷宫式密封部，一并地在加压蒸汽环境下对并列移动的多个丝条进行处理，该加压蒸汽处理装置的特征在于， 上述迷宫式密封部分别连接设置在加压蒸汽处理部的丝条入口与出口，对各丝条分隔在上述迷宫式密封部中的丝条移动路径。
2.根据权利要求1所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上述迷宫式密封部，沿丝条排列方向的相邻的丝条间具有与丝条平行的分隔板。
3.根据权利要求1所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上述迷宫式密封部，在迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间沿丝条排列方向的相邻丝条间与丝条平行地连接设置多个分隔板。
4.根据权利要求1或2所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 将上述分隔板设置在任意的迷宫式喷嘴与相邻的迷宫式喷嘴之间。
5.根据权利要求3或4所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 上述分隔板的与丝条平行的长度为任意的迷宫式喷嘴的面和相邻的迷宫式喷嘴的相对的面之间的距离的55?95%。
6.根据权利要求3?5任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上或下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。
7.根据权利要求6所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 上述分隔板的高度是上或下迷宫式喷嘴的高度与上下迷宫式喷嘴之间的开口距离的合计以上。
8.根据权利要求3?5任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在上及下迷宫式板的内表面具有上述分隔板。
9.根据权利要求8所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板相对的位置，位于上及下迷宫式板的分隔板的一方的高度为上或下迷宫式喷嘴的高度与上下迷宫式喷嘴间的开口距离的合计以上。
10.根据权利要求8所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 位于上及下迷宫式板的内表面的分隔板在相同的丝条间不会互相干涉的位置，位于上及下分隔板的内表面的分隔板的高度的合计为从上迷宫式板的内表面到下迷宫式板的内表面的距离以上。
11.根据权利要求3?5任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 在迷宫式喷嘴具有上述分隔板。
12.根据权利要求1?11任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 只在位于上述加压蒸汽处理部的前侧的迷宫式密封部具有上述分隔板。
13.根据权利要求1?12任一项所述的加压蒸汽处理装置，其特征在于， 只在上述迷宫式密封部中的、丝条进入侧的后部迷宫式密封部分割丝条移动路径。
14.一种碳纤维前驱体丝条的制造方法，其特征在于， 利用权利要求1?13中任一项所述的加压蒸汽处理装置一并地对多个丝条进行延伸处理。
【文档编号】D02J1/22GK103429809SQ201280012293
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年2月9日 优先权日:2011年3月9日
【发明者】水鸟由贵广, 川村笃志, 稻田浩成 申请人:三菱丽阳株式会社
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