[发明专利]碳纤维的制造方法

说明书

一种碳纤维的制造方法，具有碳纤维制造工序和排出气体处理工序；前述碳纤维制造工序至少具有：耐火化工序，使热风循环，对前体纤维进行耐火化处理，而得到耐火化纤维；以及碳化工序，对耐火化纤维进行碳化处理，而得到碳纤维；前述排出气体处理工序中，通过排出气体燃烧装置，对至少来自耐火化工序、碳化工序的排出气体进行燃烧处理；其中，前述排出气体燃烧工序由以下的工序构成：热交换工序，将从排出气体燃烧装置排出的处理后排出气体与通常外部气体进行热交换，而制成加热外部气体；外部气体混合工序，将加热外部气体与通常外部气体混合，而制成混合外部气体；以及混合外部气体供给工序，将混合外部气体向碳纤维制造工序中的使用加热气体的工序的至少一者供给；分别将排出气体中发热量为250kcal/Nm³以上的高发热量排出气体向排出气体燃烧装置入口侧供给，将发热量低于150kcal/Nm³的低发热量排出气体向排出气体燃烧装置出口侧供给。提供使用能量损失小的排出气体燃烧装置而经济性地制造的碳纤维的方法。

技术领域

本发明涉及使用特定的排气处理装置的碳纤维的制造方法。

背景技术

碳纤维有效利用比强度、比弹性模量高、比电阻低、耐化学性等优异，作为纤维强化树脂的加强纤维原材料而被用于多种用途。碳纤维例如在使用聚丙烯腈系纤维（以下记作PAN系纤维）作为前体纤维的情况下，例如主要通过下述的工序而制造。

即，经过下述工序而制造：从PAN系纤维卷装物解舒纱条的工序；用耐火化炉在空气等氧化性气体中、以200～300℃的温度对前体纤维进行耐火化处理而得到耐火化纤维的耐火化工序；用碳化炉在非活性环境中、以300～2000℃的温度对耐火化纤维进行碳化处理而得到碳纤维的碳化工序；根据需要进一步以高温进行处理的石墨化工序；对所得碳纤维进行表面处理的表面处理工序；赋予上浆剂的上浆剂赋予工序；对进行了上浆赋予的碳纤维进行干燥的工序；卷取工序。

在该耐火化工序、碳化工序等中，通过在高温炉内对纤维进行加热处理，在各工序中得到期望的纤维物性。此时，前体纤维中包含的杂质等在高温炉中分解・挥发。为了防止因这些而导致的炉内的污染、因向纤维附着而导致的品质・品位降低，进行炉内气体的排出以及相当于排出量的气体的供给，对所排出的气体进行燃烧处理。

现有技术文献

专利文献

对于包含在高温炉中分解・挥发的杂质的排出气体的分解，大概需要500～1300℃的加热，在燃烧处理中，例如大多使用在用砖等区划的室内，使火焰直接与排出气体接触而进行分解处理的直接燃烧式的排出气体燃烧装置，提出了对于该气体在直接燃烧式的排出气体处燃烧装置中的分解而言有效的结构（专利文献1）。即，在该专利文献1中，公开了优选的是，在近似圆筒状的排气的燃烧处理炉中，具有多个导入排气的管道，至少一个管道以使得气体形成旋转流的方式导入处理室，形成旋转流的气体与形成中心流的气体的发热量等处于一定的关系。

此外，对燃烧处理后的高温的处理气体，期望用热交换器等来回收废热，提出了碳纤维制造中的各高温炉的排出・供给流程（专利文献2）。

专利文献1：日本特开2006－308275号公报

专利文献2：日本特开2009－174078号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

然而，本发明人进行研究发现，在专利文献1记载的装置中，所供给的气体的供给位置与燃烧的稳定性密切相关，如果不考虑位置，则在极端的情况下，燃烧装置内的火焰变得不稳定，存在工序的状态变动的问题。此外，离开排出气体燃烧装置的处理气体在高温状态下被排出至大气，因此存在能够回收剩余的废弃热的余地。