預氧化熱處理爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明通過熱風吹出噴嘴（4），向熱處理室（2）沿與前體纖維束（10）的運行方向平行的方向輸送熱風，使所述前體纖維束預氧化。從熱風吹出噴嘴（4）吹出的熱風通過滿足下述條件（1）～（4）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；（4）在將多孔板與整流部件相對的面重疊時，多孔板的一個開孔的80%以上的面積落入整流部件的一個開孔內(nèi)。這里，A為整流部件的熱風通過距離（mm），B為整流部件的一個開孔中水平方向的最大距離（mm），α為多孔板的開孔率，d為多孔板的當量直徑（mm）。本發(fā)明的平行氣流式預氧化熱處理爐，即使是具有簡單結構的熱風吹出噴嘴，也會防止由熱處理室內(nèi)產(chǎn)生的硅酮類化合物導致的噴嘴阻塞，使熱處理室內(nèi)整體的傳熱性能均勻。
【專利說明】預氧化熱處理爐
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于碳纖維的制造中的預氧化熱處理爐。
【背景技術】
[0002]作為制造碳纖維的方法，眾所周知有將碳纖維的前體纖維進行預氧化處理后，進行碳化處理的方法。
[0003]作為該碳纖維的制造時的預氧化處理，例如可采用在氧氣環(huán)境的熱處理室內(nèi)，通過熱風對前體纖維進行熱處理的方法。
[0004]但是，由于預氧化處理是伴隨著放熱反應的處理，因此重要的是使熱處理室內(nèi)整體的傳熱性能均勻并抑制反應斑。
[0005]據(jù)此，日本特開平10-237723號公報(專利文獻I)中，在前體絲所通過的熱處理室中具有吹出口，該吹出口吹出沿前體絲的通過路徑方向的熱風，如果使與前體絲的通過路徑垂直方向的所述熱處理室的截面積Ss與所述吹出口的截面積Sf為Ss/Sf ^ 2的關系，則沿絲的通過路徑形成良好的平行氣流。此外，根據(jù)日本特開2002-194627號公報(專利文獻2)，熱風導入?yún)^(qū)域由導向翼、多孔板、整流板構成，熱處理爐內(nèi)各部的尺寸被限定為規(guī)定的關系，并公開有能夠與絲并行地吹出熱風且具有均勻的吹出風速分布的噴嘴。
[0006]進而，日本特開2008-144293號公報(專利文獻3)公開的預氧化爐中，具有氣體導入部和氣體排出部，所述氣體導入部與聚丙烯腈類纖維絲束的行進方向基本垂直地吹入氧化性環(huán)境氣體，所述氣 體排出部與所述氣體導入部對置設置并排出所述氧化性環(huán)境氣體；在所述氣體導入部中設有多孔板，所述多孔板具有考慮到熱風噴嘴的阻塞而可內(nèi)含直徑為IOmm的圓的開孔部。
[0007]現(xiàn)有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開平10-237723號公報
[0010]專利文獻2:日本特開2002-194627號公報
[0011]專利文獻3:日本特開2008-144293號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]但是，專利文獻I中記載的預氧化爐中，雖然使得優(yōu)選將從噴嘴的吹出口吹出的熱風的風速偏差控制在±10%以內(nèi)，但是僅示出了其構成部件，而關于構成部件本身的具體尺寸、這些構成部件間的關系均沒有示出。
[0014]此外，專利文獻2中記載的預氧化爐中，為了減少風速斑而設置了多級整流區(qū)域。因此，不僅壓力損失變大，而且沿絲方向的噴嘴本身的長度也變大，因此，預氧化爐中沒有熱風流過的區(qū)域變大，從而因持續(xù)進行放熱反應的前體纖維不能除熱，使失控反應的危險性增大。[0015]在碳纖維制造工序中，由于預氧化處理伴隨著前體纖維絲束的放熱而發(fā)生氧化反應，因此伴隨著預氧化爐內(nèi)的熱風、氧化反應而大量放熱，導致單纖維之間易熔接。單纖維熔接了的預氧化纖維絲束，其使碳纖維的品質(zhì)顯著下降，例如，在隨后進行的碳化處理中，容易引起起毛、斷線的發(fā)生及各種特性的下降。
[0016]為了避免預氧化纖維的熔接，已知例如給予前體纖維絲束油劑的方法，以此為目的，對多種油劑進行了研究。其中，由于硅酮類油劑具有高耐熱性且有效抑制熔接，因此常用硅酮類油劑。但是，給予前體纖維絲束的硅酮類油劑，由于預氧化處理的高熱而部分揮發(fā)，容易滯留在熱風中。
[0017]如果這些粉塵滯留在預氧化爐內(nèi)，則會引起設置在熱風吹出口的吹出面上的風速整流用多孔板的孔堵塞而阻塞，使熱風的循環(huán)延誤。如果熱處理室內(nèi)的熱風循環(huán)延誤，則前體纖維絲束的除熱不能順利地進行，誘發(fā)前體纖維絲束的斷線。進而，斷線后的前體纖維絲束進而纏繞到其他前體纖維絲束上等，誘發(fā)在其他運行區(qū)域運行的前體纖維絲束斷線，最差的情況甚至會導致火災等，成為妨礙預氧化爐穩(wěn)定運轉的原因。
[0018]鑒于這種情況，作為專利文獻3記載的熱風噴嘴的構成部件，公開了利用多孔板的整流技術，所述多孔板具有可內(nèi)含IOmm的圓的開孔部，但是其為涉及一種吹出風速為
0.3m/s~1.5m/s范圍、與前體纖維束垂直地供給熱風的預氧化爐，在均勻控制所述風速的同時，其風量變大的話，則容易切斷前體纖維束，鄰接纖維間的纏結頻發(fā)。
[0019]本發(fā)明的目的在于提供一種預氧化爐，其適用于總纖度大的碳纖維的制造，并且能夠提高處理速度，并因其高傳熱性能而能夠得到高生產(chǎn)效率，是相對于運行的前體纖維，與其運行方向并行地供給熱風來進行預氧化的平行氣流式預氧化爐，其在使熱風噴嘴為簡單結構的同時，特別是為了防止由產(chǎn)生的硅酮類化合物導致的噴嘴阻塞，使用開孔大的部件并使熱風吹出流速的分布均勻化，從而能夠使熱處理室內(nèi)整體的傳熱性能均勻化。
[0020]用于解決問題的方法
`[0021]本發(fā)明包含以下形態(tài)。
[0022][I] 一種預氧化熱處理爐，其具備:
[0023]熱處理室，使熱風在與前體纖維束的運行方向平行的方向上流動，對所述前體纖維束進行加熱；
[0024]熱風吹出噴嘴，向所述熱處理室內(nèi)導入熱風；以及
[0025]熱風吸入噴嘴，設置在遠離所述熱風吹出噴嘴的位置上，吸入熱風；
[0026]所述熱風吹出噴嘴具有滿足下述條件(I)~(4)的多孔板和整流部件，熱風通過該多孔板及整流部件被送入熱處理室內(nèi):
[0027](I) A/B ^ 4.0 ；
[0028](2) 0.15 ^ a ^ 0.35 ；
[0029](3) 0 ^ B-d ^ 20 ；
[0030](4)在將多孔板與整流部件相對的面重疊時，多孔板一個開孔的80%以上的面積落入整流部件的一個開孔內(nèi)。
[0031]這里，A為整流部件的熱風通過距離(_)，B為整流部件的一個開孔中水平方向的最大距離(mm)，a為多孔板的開孔率，d為多孔板的當量直徑(mm)。
[0032][2]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選的是，所述多孔板的當量直徑d (mm)滿足條件(5):
[0033](5)10 芻 d 芻 20。
[0034][3]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選的是，所述多孔板的開孔的開孔間距Pl (mm)與整流部件的開孔的開孔間距P2 (mm)滿足條件(6):
[0035](6) 0.995XP2 ^ Pl ^ 1.005XP2
[0036][4]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選滿足下述條件(7 ):
[0037](7) 0 ^ y ^ 7 ；
[0038]這里，y為多孔板與整流部件的開孔面相對的距離(mm)。
[0039][5]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選的是，所述整流部件的熱風通過方向的截面形狀為網(wǎng)格狀或蜂窩狀。
[0040][6]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選的是，在連結部，多孔板與整流部件通過定位部件被連結。
[0041][7]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選的是，多孔板與整流部件可拆卸。
[0042][8]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選的是，所述熱風吹出噴嘴具有能改變熱風流動方向的方向轉換板，并滿足以下條件(8)及(9):
[0043](8) (x/L)〈0.030 ;
[0044](9) (w/L)〈0.50 ;
[0045]這里，X為噴嘴前端的、多孔板與噴嘴前端的方向轉換板之間的距離(mm)，L為熱風吹出噴嘴的縱深方向的全長(mm)，w為熱風吹出噴嘴的入口寬度(mm)。
[0046][9]在所述預氧化熱處理爐中，優(yōu)選的是，所述多孔板的設置位置可調(diào)節(jié)。
[0047][10] 一種碳纖維的制造方法，其具有使用所述預氧化熱處理爐對碳纖維前體束進行加熱的工序。
[0048]發(fā)明效果
[0049]根據(jù)本發(fā)明，在進行預氧化處理時，通過簡單的熱風吹出噴嘴結構使熱風吹出流速的分布均勻，從而能夠使熱處理室內(nèi)整體的傳熱性能均勻；通過使用開孔大的多孔板，易于防止因硅酮類化合物導致的噴嘴阻塞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]圖1為示意性地表示本實施方式所涉及的具有代表性的預氧化熱處理爐的結構的側面截面圖。
[0051]圖2為示意性地表示所述預氧化熱處理爐的內(nèi)部的俯視截面圖。
[0052]圖3為示意性地放大表示所述熱風吹出噴嘴的結構的俯視圖。
[0053]圖4為從整流部件側觀察的、示意性地表示所述熱風吹出噴嘴的多孔板與整流部件的開孔偏差的主視圖。
[0054]圖5為從整流部件側觀察的、示意性地表示使所述熱風吹出噴嘴的多孔板與整流部件的開孔中心一致時的主視圖。
[0055]圖6為從多孔板側觀察的、示意性地表示本發(fā)明的預氧化熱處理爐的熱風吹出噴嘴的多孔板與整流部件的開孔位置錯開時的主視圖。
[0056]圖7為示意性地表示本發(fā)明的預氧化熱處理爐的熱風吹出噴嘴的多孔板的開孔方法的主視圖。
【具體實施方式】
[0057]下面，使用附圖，對本發(fā)明實施方式的一個例子進行詳細說明。
[0058]圖1中示意性地表示本實施方式的預氧化熱處理爐的縱截面圖。本實施方式的預氧化熱處理爐I具備:預氧化熱處理爐I內(nèi)的熱處理室2，將以片狀運行的前體纖維束10導入熱處理室2內(nèi)或導出熱處理室2外的狹縫狀的第一導出導入口 9a，將以片狀運行的前體纖維束10導出熱處理室2外或導入熱處理室2內(nèi)的狹縫狀的第二導出導入口 9b，在前體纖維束10的第一導出導入口 9a的室內(nèi)側配置的熱風吹出噴嘴4，在前體纖維束10的第二導出導入口 9b的室內(nèi)側配置的熱風吸入噴嘴5，分別在前體纖維束10的第一和第二導出導入口 9a、9b的熱處理室2外上下多級設置的導向輥3，使熱風在熱風吹出噴嘴4、熱處理室2及熱風吸入噴嘴5之間循環(huán)的熱風的循環(huán)管道8，以及在循環(huán)管道8上設置的熱風加熱器6和吹風機7。片狀的前體纖維束10被依次繞到多級配置的導向輥3上，通過預氧化熱處理爐I的第一和第二導出導入口 9a、9b，進出熱處理室2。
[0059]圖2表示本實施方式所涉及的預氧化熱處理爐的俯視截面圖。如該圖所示，從熱風吹出噴嘴4吹出的熱風，與延展成片狀而運行的多個前體纖維束10并行地在熱處理室2內(nèi)流動，被熱風吸入噴嘴5吸入，經(jīng)過循環(huán)管道8并被熱風加熱器6調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度后，利用吹風機7再次向熱風吹出噴嘴4供給。
[0060]圖3中表示本發(fā)明的預氧化熱處理爐所具備的熱風吹出噴嘴4的放大俯視圖。熱風吹出噴嘴4，其截面為矩形，具備:熱風入口 40、用來將熱風的方向進行90°轉換的方向轉換板41、利用壓力損失來減少風速斑的多孔板42以及用來在熱處理室2 (參照圖2)中將熱風調(diào)整為前體纖維束10的運行方向的整流部件43。
[0061]在本發(fā)明中，多孔板42是指配置有多個開孔的板。
[0062]所述多孔板42優(yōu)選均勻配置同樣形狀、同樣大小的多個開孔。
[0063]從夾著前體纖維束10而上下配置的熱風吹出噴嘴4吹出的熱風的吹出速度優(yōu)選各自為相同的速度。此外，優(yōu)選盡可能減小從熱風吹出噴嘴4吹出的熱風在寬度方向、高度方向上的流速的分散，離吹出噴嘴向下游2m處的風速斑優(yōu)選控制在平均風速±20%以內(nèi)。進一步優(yōu)選為±10%以內(nèi)。
[0064]熱風通過整流部件43的熱風通過距離A (參照圖3)與整流部件43的水平方向的最大距離B之比(A/B)優(yōu)選為4以上。如果為4.0倍以上，則在從熱風吹出噴嘴4的熱風入口 40進行方向轉換，賦予用來與前體纖維束10的運行方向并行吹出的直進性方面優(yōu)選。另一方面，如果延長整流部件43，則沿絲方向的噴嘴自身的長度變大，從而使得在預氧化熱處理爐I中，夾著前體纖維束10而不流動熱風的區(qū)域變大。即，由于無法按預想的那樣對持續(xù)進行放熱反應的前體纖維束10除熱而導致的失控反應的危險性變大。A/B優(yōu)選控制為10以下，更優(yōu)選為7以下，進一步優(yōu)選為5以下。
[0065]此外，為了利用壓力損失來減少風速斑，多孔板42的開孔率為15?35%。如果所述開孔率為15%以上，則在抑制多孔板位置上的壓力損失方面優(yōu)選；進一步優(yōu)選為17%以上。如果所述開孔率為35%以下，則在熱風吹出噴嘴4的長度方向上利用壓力損失來減少風速斑方面優(yōu)選；進一步優(yōu)選為30%以下，更優(yōu)選為25%以下。[0066]多孔板42的一個開孔與整流部件43的一個開孔的位置關系，從熱風吹出噴嘴4吹出熱風的流速均勻性的觀點來看，在將多孔板42與整流部件43相對的面重疊時，優(yōu)選多孔板42的一個開孔的80%以上的面積存在于整流部件43的一個開孔內(nèi)。
[0067]優(yōu)選的，多孔板42的開孔中心位于連結整流部件43的寬度方向中點的直線上。
[0068]通過設定成上述位置關系，使得熱風易于順利地在多孔板42與整流部件43流動，也易于抑制斜流。
[0069]本發(fā)明中的多孔板42的開孔的當量直徑d只要根據(jù)多孔板42的阻塞情況、從熱風吹出噴嘴4吹出熱風的流速均勻性來進行適當決定即可，但從防止多孔板42阻塞的觀點來看，多孔板42的當量直徑的下限優(yōu)選為5mm以上，更優(yōu)選為8mm以上，進一步優(yōu)選為IOmm以上。
[0070]此外，多孔板42的當量直徑的上限，從熱風吹出噴嘴4吹出熱風的流速均勻性的觀點來看，優(yōu)選為25mm以下，更優(yōu)選為20mm以下，進一步優(yōu)選為16mm以下。
[0071]當量直徑d用以下公式求得。
[0072]d=4 X S/L
[0073]這里，S為開孔面積(mm2)，L為開孔的周長(mm)。
[0074]優(yōu)選的，本發(fā)明中所述整流部件43的一個開孔的水平方向的最大距離B (mm)與所述多孔板42的當量直徑d (mm)的關系滿足條件0 = B_d = 20。
[0075]如果從所述整流部件43的一個開孔的水平方向的最大距離B (mm)中減去所述多孔板42的當量直徑d (mm)的值為0 (mm)以上，則使得熱風易于順利地在整流部件43中流動。此外，如果從所述整流部件43的一個開孔的水平方向的最大距離B (mm)中減去所述多孔板42的當量直徑d (mm)的值為20 (mm)以下，則易于提高向熱處理室吹出的熱風的直進性。
[0076]從熱風順利地在所述整流部件43中流動的方面來看，從所述整流部件43的一個開孔的水平方向的最大距離B (mm)中減去所述多孔板42的當量直徑d (mm)的值進一步優(yōu)選為5 (mm)以上。此外，從熱風的直進性方面來看，從所述整流部件43的一個開孔的水平方向的最大距離B (mm)中減去所述多孔板42的當量直徑d (mm)的值進一步優(yōu)選為15(mm)以下。
[0077]整流部件43可使用將平板平行排列的整流板、市售的蜂窩板部件或將平板組合成網(wǎng)格狀的部件。在熱處理室2內(nèi)的整個寬度方向上，為了使從各整流部件43間吹出的通量一致，多孔板42的開孔的開孔間距Pl優(yōu)選為整流部件的開孔的開孔間距P2的0.995?1.005倍的范圍。如果小于0.995倍，則多孔板42的開孔與整流部件43的開孔的相對位置的偏差量變大，可能會導致熱處理室2內(nèi)的寬度方向的風速分布的惡化。此外，即使大于1.005倍，使錯開的方向相反，也同樣可能惡化。更優(yōu)選的，如圖5所示，整流部件的開孔間距P2與多孔板的開孔間距Pl相同。
[0078]方向轉換板41的形狀在下述范圍內(nèi)傾斜，使噴嘴長度方向前端的多孔板42與方向轉換板41間的相對距離X與熱風吹出噴嘴4的長度L之比(x/L)小于0.030倍，使熱風吹出噴嘴4的入口寬度w與熱風吹出噴嘴4的噴嘴長度L之比(w/L)小于0.50倍(參照圖3)。通過該范圍的傾斜可控制熱風的方向轉換及從熱風入口 40流向噴嘴前端側的流量，能夠在噴嘴長度L上，使吹出通量均勻化。[0079]圖4中示意性地表示熱風吹出噴嘴4的多孔板42與整流部件43的位置關系。
[0080]優(yōu)選的，多孔板42與整流部件43的開孔面相對的距離y (參照圖3)在7mm以內(nèi)。在剛通過多孔板后的位置上，熱風的朝向并不與前體纖維束10的運行方向并行，其流線傾斜。因此，如果多孔板42與整流部件43之間的距離y為7mm以內(nèi)，則可抑制流線的傾斜對熱風吹出噴嘴4的長度方向前端側的影響，在使熱風的吹出通量分布均勻化方面優(yōu)選。
[0081 ] 進而，優(yōu)選的是，使多孔板42與網(wǎng)格狀或蜂窩狀的整流部件43之間的距離y盡可能接近于O。
[0082]為了保持多孔板42與整流部件43的相對位置關系，使用定位部件進行連結。只要固定整流部件與多孔板的位置關系使其一定，沒有對熱風的吹出造成影響，則任何方法都可以。例如，可以是通過插入與多孔板42相鄰的整流部件的間隔保持相同寬度的定位銷來嵌入整流部件43，從而固定成在熱處理室2內(nèi)寬度方向上多孔板42與整流部件43不錯開的方法；將多孔板的外框嵌入整流部件的外框的方法；用螺栓和螺帽進行固定的方法；在整流部件的若干個開孔中嵌入安裝在多孔板上的與整流部件的開孔相同形狀的突起的方法；將掛鉤掛在指定位置的方法等。此外，為了便于維修，連結部件優(yōu)選為可拆卸。
[0083]圖7中示意性地表示熱風吹出噴嘴的多孔板的開孔方法。多孔板42的孔數(shù)不必與整流部件43的網(wǎng)格或蜂窩的孔數(shù)相同，因為將開孔率控制在規(guī)定范圍內(nèi)，因此任意決定多孔板42的孔設置位置即可。此時，多孔板42的孔設置位置優(yōu)選設置成整體保持均衡。
[0084]如上述說明的那樣，根據(jù)使用本發(fā)明的熱風吹出噴嘴的預氧化熱處理爐，在使熱風吹出噴嘴為簡單結構的同時，通過使熱風的吹出通量的分布均勻化，從而能夠使熱處理室內(nèi)整體的傳熱性能均勻化，進而，通過使用開孔大的部件，從而可易于防止由產(chǎn)生的硅酮類化合物導致的噴嘴阻塞。
[0085]此外，在圖2的結構中，作為在前體纖維絲束(前體纖維束)10的寬度方向上對稱配置，以使循環(huán)管道8成為外側，使被處理物通過路徑的寬度變大，或者進而在長度方向上對稱配置，以使熱風吹出噴嘴4背靠背的預氧化熱處理爐，能夠在維持通量分布的均勻性的同時，增加單位時間的處理量。
[0086]實施例
[0087]下面，列舉實施例對本發(fā)明進行具體說明。但本發(fā)明并不限定于此。
[0088]測定方法如下所述。
[0089](風速)
[0090]預氧化熱處理爐內(nèi)的風速通過翼式風速計(佐藤制作所制，產(chǎn)品名稱“SK-95F”)進行測定。
[0091][實施例1]
[0092]在如圖3所示的熱風吹出噴嘴中，噴嘴長度L=2050mm、熱風入口的寬度w=700mm、方向轉換板前端與多孔板的距離x=50mm、多孔板的當量直徑d=12mm,此時,熱風入口的寬度w與熱風吹出噴嘴的長度L之比w/L為0.34，方向轉換板前端與多孔板間的距離X與熱風吹出噴嘴的長度L之比x/L為0.024。
[0093]此外，整流部件使用(株)三木科技公司(SAN TECHNOLOGY, INC)制的不銹鋼蜂窩板(型號SH-01100-26，對邊尺寸26mm、板厚0.1mm、縱深145mm)。即，A/B=4.8。此時，圖4所示的多孔板的孔的開孔間距Pl與不銹鋼蜂窩板的開孔間距P2相同，為22.5mm間距。此時，開孔率為17%。進一步進行調(diào)整，以使如圖5所示那樣，多孔板與整流部件的開孔重合到同一平面時各自的中心位置一致。此外，多孔板與整流部件間的間隔I為0_，形成密合結構。
[0094]距吹出噴嘴2m的位置上，用電風扇(無圖示)調(diào)節(jié)風量，使平均風速為3m/s，向噴嘴送風，在距熱風處理室內(nèi)的吹出噴嘴向下游2m的位置上進行風速測定。此外，在下游2m的位置處，在吹出噴嘴的長度方向上，在以熱風入口為起點時，以265mm、365mm、705mm、1145mm、1585mm、1925mm、2025mm共7處作為測定位置。在各測定位置上各實施10次風速測定，以其平均值作為各位置的風速值。此外，使用該風速值，在噴嘴長度方向上的7處，計算出各條件下的平均風速和風速分布。
[0095]其結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±5%，為良好。
[0096][實施例2]
[0097]使多孔板與蜂窩板(整流部件)的開孔重合到同一平面時各自中心的偏差量為
1.5mm,除此以外與實施例1相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±5%，為良好。
[0098][實施例3]
[0099]在圖3所示的熱風吹出噴嘴中，噴嘴長度L=1850mm、熱風入口的寬度w=375mm、方向轉換板的前端與多孔板間的距離x=10mm、多孔板的當量直徑d=14mm，此時熱風入口的寬度w與熱風吹出噴嘴的長度L之比w/L為0.20，方向轉換板的前端與多孔板間的距離X與熱風吹出噴嘴的長度L之比x/L為0.005。
[0100]此外，整流部件使用(株)三木科技公司(SAN TECHNOLOGY, INC)制的不銹鋼蜂窩板(型號SH-01100-16，對邊尺寸16_、板厚0.1_、縱深80mm)。S卩，A/B=4.3。此時，圖4所示的多孔板的孔的開孔間距Pl與不銹鋼蜂窩板的開孔間距P2相同，為13.9mm間距。此時多孔板的開孔率為29%。進一步進行調(diào)整，以使多孔板與整流部件的開孔重合到同一平面時各自的中心位置一致。此外，多孔板與整流部件間的間隔I為0mm，形成密合結構。
[0101]距吹出噴嘴2m的位置上，用電風扇(無圖示)調(diào)節(jié)風量，使平均風速為3m/s，向噴嘴送風，在距吹出噴嘴向下游2m的位置上進行風速測定。此外，在下游2m的位置處，在吹出噴嘴的長度方向上，在以熱風入口為起點時，以100mm、247mm、594mm、941mm、1288mm、1635mm、1750mm共7處作為測定位置。在各測定位置上各實施10次風速測定，以其平均值作為各位置的風速值。此外，使用該風速值，在噴嘴長度方向上的7處，計算出各條件下的平均風速和風速分布。
[0102]其結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±9%，為良好。
[0103][實施例4]
[0104]使多孔板與整流部件的開孔重合到同一平面時各自中心的水平方向的偏差量z為1mm，除此以外與實施例3相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±9%，為良好。
[0105]實施例1?4完全滿足權利要求的數(shù)值范圍的條件，風速分布斑良好。通過優(yōu)化多孔板的壓損和方向轉換板的傾斜，并進一步優(yōu)化多孔板與蜂窩板間的配置關系，從而實現(xiàn)向各蜂窩板的孔流入的流入量均勻化，利用通過規(guī)定長度的蜂窩板，從而在與前體纖維的運行方向并行的方向上保持直進性，實現(xiàn)風速分布的均勻化。此外，實施例2和4分別與實施例1和3相比，在滿足權利要求2的范圍內(nèi)，使多孔板與整流部件的開孔重合到同一平面時各自的中心錯開，但沒有對風速斑造成影響。
[0106][實施例5]
[0107]使熱風入口的寬度w=1200mm，S卩(w/L)為0.59，除此以外與實施例1相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±10%，為良好。
[0108][實施例6]
[0109]使方向轉換板的前端與多孔板間的距離x=80mm，即x/L=0.039，除此以外與實施例5相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±9%，為良好。
[0110]實施例5擴大了熱風吹出噴嘴的入口寬度，在條件(9)的范圍外；實施例6還進一步擴大了多孔板與噴嘴前端的方向轉換板之間的距離，在條件(8 )及(9 )的范圍外。風速分布均良好，但與完全滿足權利要求的實施例1相比，風速斑有變大的傾向。
[0111][實施例7]
[0112]在多孔板的孔的開孔間距Pl與不銹鋼蜂窩板的開孔間距P2同為22.5mm間距的狀態(tài)下，使多孔板與整流部件的開孔重合到同一平面時蜂窩板外接圓的中心與多孔板的中心在水平方向上的偏差距離為4mm，除此以外與實施例1相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±16%，為良好。
[0113]實施例7中，在使多孔板與整流部件的開孔重合到同一平面時多孔板的孔中心與蜂窩板外接圓的中心在水平方向上錯開的情況下，在蜂窩板內(nèi)的偏流的傾向變強，因此與實施例1相比，風速斑的值有變大的傾向。
[0114][實施例8]
[0115]使多孔板與整流部件蜂窩板的開孔面相對的間隔I為5_，除此以外與實施例1相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±15%，為良好。
[0116][實施例9]
[0117]使多孔板與整流部件蜂窩板的開孔面相對的間隔y為10mm，除此以外與實施例1相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±20%，為良好。
[0118]實施例8在條件(7)的范圍內(nèi)，由于實施例9擴大了多孔板與蜂窩板之間的距離，因此在條件(7)的范圍外。由于從熱風入口流入并通過多孔板的流線相對于前體纖維的運行方向向噴嘴前端側傾斜，因此若多孔板與蜂窩板之間的距離大，則不均勻地流入各蜂窩孔，存在噴嘴前端部的風速變快、風速斑變大的傾向。
[0119][比較例I]
[0120]使多孔板的孔徑d=18mm、開孔率為37%，除此以外與實施例1相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±45%，風速斑大。
[0121]由于比較例I使開孔率變大，因此在條件(2)的范圍外。如果開孔率過度變大，則從熱風吹出噴嘴前端側吹出的風速變大，風速分布大幅惡化。
[0122][比較例2]
[0123]整流部件使用(株)三木科技公司(SAN TECHNOLOGY, INC)制的不銹鋼蜂窩板(型號SH-Ol 100-26，對邊尺寸26mm、板厚0.1mm、縱深100mm)。S卩，A/B=3.3。除此以外與實施例1相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±25%，風速斑大。
[0124][比較例3]
[0125]整流部件使用(株)三木科技公司(SAN TECHNOLOGY, INC)制的不銹鋼蜂窩板(型號SH-01100-16，對邊尺寸16mm、板厚0.1mm、縱深50mm)。即，A/B=2.7。除此以外與實施例3相同，對風速進行測定。結果如表I所示，在噴嘴長度方向上的風速斑為±35%，風速斑大。
[0126]由于比較例2和3的蜂窩板的熱風通過距離短，因此為條件(I)的范圍外。如果蜂窩板的熱風通過距離過短，則從熱風吹出噴嘴的吹出口流出的氣流束為斜流而吹出，從而如比較例2和3所示，作為結果風速斑變大。因此，優(yōu)選整流部件熱風通過距離與整流部件的網(wǎng)格或蜂窩部件的對邊間距離之比A/B為4.0倍以上。
[0127]表I
【權利要求】
1.一種預氧化熱處理爐，其特征在于，其具備: 熱處理室，使熱風在與前體纖維束的運行方向平行的方向上流動，對所述前體纖維束進行加熱； 熱風吹出噴嘴，向所述熱處理室內(nèi)導入熱風；以及 熱風吸入噴嘴，設置在遠離所述熱風吹出噴嘴的位置上，吸入熱風； 所述熱風吹出噴嘴具有滿足下述條件(I)~(4)的多孔板和整流部件，熱風通過該多孔板及整流部件被送入熱處理室內(nèi):
(1)A/B ^ 4.0
(2)0.15 ^ a ^ 0.35
(3)0 芻 B-d 芻 20 (4)在將多孔板與整流部件相對的面重疊時，多孔板的一個開孔的80%以上的面積落入整流部件的一個開孔內(nèi)， 這里，A為整流部件的熱風通過距離(_)，B為整流部件的一個開孔中水平方向的最大距離(mm)，a為多孔板的開孔率，d為多孔板的當量直徑(mm)。
2.根據(jù)權利要求1所述的預氧化熱處理爐，其特征在于，所述多孔板的當量直徑d(mm)滿足條件(5):
(5)10 ^ d ^ 20。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的`預氧化熱處理爐，其特征在于，所述多孔板的開孔的開孔間距Pl (mm)與所述整流部件的開孔的開孔間距P2 (mm)滿足下述條件(6):
(6)0.995XP2 ^ Pl ^ 1.005XP2。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的預氧化熱處理爐，其特征在于，所述多孔板與所述整流部件的開孔面相對的距離I (mm)滿足下述條件(7):
(7)0芻 y 芻 7。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的預氧化熱處理爐，其特征在于，所述整流部件的熱風通過方向的截面形狀為網(wǎng)格狀或蜂窩狀。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的預氧化熱處理爐，其特征在于，通過定位部件連結所述多孔板與所述整流部件。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的預氧化熱處理爐，其特征在于，所述多孔板與所述整流部件可拆卸。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的預氧化熱處理爐，其特征在于，所述熱風吹出噴嘴具有能改變熱風流動方向的方向轉換板，并滿足以下條件(8)及(9):
(8)(x/L) <0.030
(9)(w/L) <0.50， 這里，X為噴嘴前端的、多孔板與噴嘴前端的方向轉換板之間的距離(mm)，L為熱風吹出噴嘴的縱深方向的全長(mm)，w為熱風吹出噴嘴的入口寬度(mm)。
9.根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的預氧化熱處理爐，其特征在于，所述多孔板的設置位置可調(diào)節(jié)。
10.一種碳纖維的制造方法，其特征在于，其具有使用權利要求1-9中任一項所述的預氧化熱處理爐對碳纖維前體束進行加熱的工序。
【文檔編號】D01F9/32GK103717792SQ201280037462
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權日:2011年7月28日
【發(fā)明者】加地曉, 山本伸之, 川村篤志, 友部齊 申請人:三菱麗陽株式會社