Dispositivo de estiramiento con vapor.

Un aparato de estiramiento con vapor para proporcionar vapor a presión a un hilo que se desplaza para estirar el hilo,

que comprende:

una cámara de vapor en la que se introduce vapor a presión;

una primera cámara de sellado adyacente a una entrada de hilo de la cámara de vapor; y

una segunda cámara de sellado adyacente a una salida de hilo de la cámara de vapor,

en la que la cámara de vapor tiene una porción de introducción de vapor para introducir el vapor, cada una de la primera cámara de sellado y la segunda cámara de sellado están dotadas de una sección de sellado de laberinto que tiene una pluralidad de piezas de placa que se extienden respectivamente desde las superficies de pared interior superior e inferior en dirección al hilo,

una primera barra de regulación de la posición del hilo está dispuesta para evitar que el hilo que se desplaza toque las piezas de placa,

la primera barra de regulación de la posición del hilo se extiende horizontalmente cortando la dirección de desplazamiento del hilo a ángulos rectos, y está situada en el otro lado del hilo con relación a la porción de introducción de vapor, a la vez que está situada entre la porción de introducción de vapor y una pieza de placa de la segunda cámara de sellado situada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la sección de introducción de vapor y situada lo más cerca de la cámara de vapor, y

un plano horizontal que pasa a través del punto de la primera barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se dispone al menos 0,1 mm más cerca del hilo que un plano horizontal que pasa a través de la punta de la pieza de placa más cercana al hilo de entre la pluralidad de piezas de placa de la segunda cámara de sellado en el mismo lado superior o lado inferior del hilo que la primera barra de regulación de la posición del hilo.

Dispositivo de estiramiento con vapor

Campo de la invención La presente invención se refiere a un aparato de estiramiento con vapor para hilos de fibras, más específicamente a un aparato de estiramiento con vapor capaz de estirar consistentemente un precursor de hilo de fibra para fibra de carbono acrílico con una elevada relación de estiramiento.

Descripción de los antecedentes de la invención En la industria de la fabricación de fibras se conocen técnicas de estiramiento convencional que emplean vapor a presión. Cuando se utiliza vapor a presión, se obtiene una temperatura más alta que cuando se utiliza agua caliente en condiciones atmosféricas, y la presencia de agua conduce a un efecto plastificante en el polímero de celulosa, lo que da como resultado una relación de estiramiento más alta.

Por otro lado, cuando se utiliza un aparato de estiramiento con vapor a presión, el vapor a presión puede provocar que el hilo de fibra se rice, y el hilo puede tocar miembros estructurales del aparato. Especialmente en la sección de sellado de laberinto del aparato de estiramiento con vapor, para mejorar los efectos de sellado del vapor es preferible utilizar una estructura de sellado de laberinto que tenga múltiples piezas de placa que se extienden a ángulos rectos desde la superficie de la pared interior de la cámara de sellado en dirección al hilo. Sin embargo, cuando el hilo toca la sección de sellado de laberinto, dicho contacto puede provocar problemas como dañar la superficie del hilo, la rotura de fibras individuales, la formación de pelusa, o el corte total del hilo. Tales problemas pueden provocar la aparición de más pelusa durante el proceso de ignifugación y carbonización, y pueden afectar negativamente a la calidad de la fibra de carbono obtenida posteriormente.

Para evitar la aparición de pelusa cuando se estira hilo utilizando un aparato con vapor a presión, se han propuesto métodos como los siguientes, por ejemplo: un método para exprimir hilo inmediatamente antes de la aplicación de vapor al hilo según se describe en la publicación de patente japonesa abierta a inspección pública H7-70862 (publicación de patente 1) ; un método para proporcionar una caja de vapor para precalentar el hilo introducido según se describe en la publicación de patente japonesa abierta a inspección pública H8-246284 (publicación de patente 2) ; un método para enderezar hilos retorcidos mediante la colocación de una guía cilíndrica inmediatamente antes del aparato de estiramiento y haciendo que el hilo entre en contacto con la guía según se describe en la publicación de patente japonesa abierta a inspección pública 2008-240203 (publicación de patente 3) , la publicación de patente japonesa abierta a inspección pública 2009-174073 (publicación de patente 4) y similares.

Publicaciones del estado de la técnica Publicaciones de patente Publicación de patente 1: publicación de patente japonesa abierta a inspección pública H7-70862 Publicación de patente 2: publicación de patente japonesa abierta a inspección pública H8-246284 Publicación de patente 3: publicación de patente japonesa abierta a inspección pública 2008-240203 Publicación de patente 4: publicación de patente japonesa abierta a inspección pública 2009-174073

Sumario de la invención Problemas que resuelve la invención Sin embargo, incluso con las tecnologías descritas en las publicaciones de patente 1-4 anteriores, es imposible evitar completamente que el hilo toque la porción de laberinto, y no se han conseguido mejoras significativas con relación a evitar una disminución de la calidad y una disminución de la productividad debido a la rotura de fibras individuales. El objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de estiramiento con vapor capaz de mejorar significativamente situaciones problemáticas tales como la formación de pelusa y la rotura de fibras evitando que el hilo toque la sección de sellado de laberinto del aparato de estiramiento con vapor cuando se realiza el estiramiento con vapor del hilo, de modo que se produce una fibra precursora de una fibra de carbono de alta calidad.

Soluciones a los problemas De acuerdo con la presente invención, un aparato de estiramiento con vapor para proporcionar vapor a presión a un hilo que se desplaza para estirar el hilo está estructurado con una cámara de vapor en la cual se introduce vapor a presión, una primera cámara de sellado adyacente a una entrada de hilo de la cámara de vapor, y una segunda cámara de sellado adyacente a una salida de hilo de la cámara de vapor. En tal aparato de estiramiento de vapor, la cámara de vapor tiene una porción de introducción de vapor para introducir el vapor, la primera cámara de sellado y

la segunda cámara de sellado están dotadas cada una de una sección de sellado de laberinto que tiene múltiples piezas de placa que se extienden respectivamente desde las superficies de la pared interna superior e inferior en dirección al hilo, y una primera barra de regulación de la posición del hilo está dispuesta para evitar que el hilo que se desplaza toque las piezas de placa. La primera barra de regulación de la posición del hilo se extiende horizontalmente cortando la dirección de desplazamiento del hilo a ángulos rectos, y está situada en el otro lado del hilo desde la porción de introducción de vapor, a la vez que está situada entre la porción de introducción de vapor y una pieza de placa de la segunda cámara de sellado ubicada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la sección de introducción de vapor y situada más cerca de la cámara de vapor. Un plano horizontal que pasa a través del punto de la primera barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se ajusta al menos a 0, 1 mm más cerca del hilo que un plano horizontal que pasa a través de la punta de la pieza de placa más cercana al hilo de entre múltiples piezas de placa de la primera cámara de sellado en el mismo lado superior o inferior del hilo que la primera barra de regulación de posición del hilo.

De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, la primera barra de regulación del hilo está conformada como una varilla o una placa, y la porción más cercana al hilo es redondeada hacia el hilo que se desplaza. Además, es preferible que la primera barra de regulación de la posición del hilo se disponga de manera que la distancia entre el punto de la primera barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo en la cámara de vapor y el plano en la salida del hilo de la cámara de vapor no sea mayor de una cuarta parte de la longitud de la cámara de vapor en la dirección de desplazamiento del hilo. Además, es preferible que la porción de la pieza de placa más cercana al hilo sea redondeada hacia el hilo que se desplaza.

El aparato de estiramiento con vapor está preferiblemente dotado de una segunda barra de regulación de posición del hilo de modo que se evita que el hilo que se desplaza toque la pieza de placa. Es preferible que la segunda barra de regulación de la posición del hilo se extienda en horizontal cortando la dirección de desplazamiento del hilo a ángulos rectos, y que esté situada entre la porción de introducción de vapor y una pieza de placa de la primera cámara de sellado ubicada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la primera barra de regulación de posición del hilo y situada lo más cerca de la cámara de vapor. Además, es preferible que un plano horizontal que pasa a través del punto de la segunda barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo esté al menos 0, 1 mm más cerca del hilo que un plano horizontal que pasa a través de la punta de la pieza de placa más cercana al hilo de entre las múltiples piezas de placa de la primera cámara de sellado situada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la segunda barra de regulación de posición del hilo.

Es preferible que la segunda barra de regulación de la posición del hilo esté conformada como una varilla o una placa, y que la porción más cercana al hilo esté redondeada hacia el hilo que se desplaza. Además, es preferible que la segunda barra de regulación de la posición del hilo esté dispuesta en la cámara de vapor de tal modo que la distancia entre el punto de la segunda barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo y el plano en la entrada del hilo a la cámara de vapor no sea mayor de una cuarta parte de la longitud de la cámara de vapor en la dirección de desplazamiento del hilo. Además, es preferible que la porción de la pieza de placa más cercana al hilo sea redondeada hacia el hilo que se desplaza.

Además, puede disponerse una tercera barra de regulación... [Seguir leyendo]

1. Un aparato de estiramiento con vapor para proporcionar vapor a presión a un hilo que se desplaza para estirar el

hilo, que comprende:

una cámara de vapor en la que se introduce vapor a presión;

una primera cámara de sellado adyacente a una entrada de hilo de la cámara de vapor; y

una segunda cámara de sellado adyacente a una salida de hilo de la cámara de vapor, en la que la cámara de vapor tiene una porción de introducción de vapor para introducir el vapor, cada una de la primera cámara de sellado y la segunda cámara de sellado están dotadas de una sección de sellado de laberinto que tiene una pluralidad de piezas de placa que se extienden respectivamente desde las superficies de pared interior superior e inferior en dirección al hilo,

una primera barra de regulación de la posición del hilo está dispuesta para evitar que el hilo que se desplaza toque las piezas de placa,

la primera barra de regulación de la posición del hilo se extiende horizontalmente cortando la dirección de desplazamiento del hilo a ángulos rectos, y está situada en el otro lado del hilo con relación a la porción de introducción de vapor, a la vez que está situada entre la porción de introducción de vapor y una pieza de placa de la segunda cámara de sellado situada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la sección de introducción de vapor y situada lo más cerca de la cámara de vapor, y

un plano horizontal que pasa a través del punto de la primera barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se dispone al menos 0, 1 mm más cerca del hilo que un plano horizontal que pasa a través de la punta de la pieza de placa más cercana al hilo de entre la pluralidad de piezas de placa de la segunda cámara de sellado en el mismo lado superior o lado inferior del hilo que la primera barra de regulación de la posición del hilo.

2. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera barra de regulación de la posición del hilo está conformada como una varilla o una placa, y la porción más cercana al hilo es redondeada hacia el hilo que se desplaza.

3. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la primera barra de regulación de la posición del hilo está dispuesta de modo que la distancia entre el punto de la primera barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo en la cámara de vapor y el plano en la salida del hilo de la cámara de vapor se ajusta para que no sea mayor que una cuarta parte de la longitud de la cámara de vapor en la dirección de desplazamiento del hilo.

4. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la porción de la pieza de placa más cercana al hilo está redondeada hacia el hilo que se desplaza.

5. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que además comprende una segunda barra de regulación de la posición del hilo para evitar que el hilo que se desplaza toque la pieza de placa,

en el que la segunda barra de regulación de la posición del hilo se extiende horizontalmente cortando la dirección de desplazamiento del hilo a ángulos rectos, y está situada en el otro lado del hilo con relación a la porción de introducción de vapor a la vez que está situada entre la porción de introducción de vapor y una pieza de placa de la primera cámara de sellado situada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la segunda barra de regulación de la posición del hilo y situada lo más cerca de la cámara de vapor, y

un plano horizontal que pasa a través del punto de la segunda barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se dispone al menos 0, 1 mm más cerca del hilo que un plano horizontal que pasa a través de la punta de la pieza de placa más cercana al hilo de entre la pluralidad de piezas de placa de la primera cámara de sellado situada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la segunda barra de regulación de la posición del hilo.

6. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la segunda barra de regulación de la posición del hilo está conformada como una varilla o una placa, y la porción más cercana al hilo está redondeada hacia el hilo que se desplaza.

7. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en el que la segunda barra de regulación de la posición del hilo está dispuesta de modo que la distancia entre el punto de la segunda barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo en la cámara de vapor y el plano en la salida del hilo de la cámara de vapor se ajusta para que no sea mayor que una cuarta parte de la longitud de la cámara de vapor en la dirección de desplazamiento del hilo.

8. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la porción de la pieza de placa más cercana al hilo está redondeada hacia el hilo que se desplaza.

9. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que una tercera barra de regulación de la posición del hilo se dispone horizontalmente cortando la dirección de desplazamiento del hilo a ángulos rectos y está situada en el lado superior y/o el lado inferior del hilo para ser adyacente corriente arriba

en la dirección de desplazamiento del hilo a la pieza de placa más cercana a la entrada del hilo del aparato de entre las piezas de placa en la primera cámara de sellado, y

el plano horizontal que pasa a través del punto de la tercera barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se dispone al menos 0, 1 mm más cerca del hilo que un plano horizontal que pasa a través del punto de la pieza de placa más cercana al hilo de entre la pluralidad de piezas de placa de la primera cámara de sellado situada en el mismo lado superior o lado inferior del hilo que la tercera barra de regulación de la posición del hilo, y la distancia entre la entrada a la primera cámara de sellado y el punto de la tercera barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se ajusta en 100 mm o menos;

y/o una cuarta barra de regulación de la posición del hilo se dispone horizontalmente cortando la dirección de desplazamiento del hilo a ángulos rectos y está situada en el lado superior y/o el lado inferior del hilo para ser adyacente corriente abajo en la dirección de desplazamiento del hilo a la pieza de placa más cercana a la salida del hilo del aparato de entre las piezas de placa de la segunda cámara de sellado, y

el plano horizontal que pasa a través del punto de la cuarta barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se dispone al menos 0, 1 mm más cerca del hilo que un plano horizontal que pasa a través del punto de la pieza de placa más cercano al hilo de entre la pluralidad de piezas de placa de la segunda cámara de sellado situada en el mismo lado superior o inferior del hilo que la cuarta barra de regulación de la posición del hilo y la distancia entre la salida de la segunda cámara de sellado y el punto de la cuarta barra de regulación de la posición del hilo más cercano al hilo se ajusta en 100 mm o menos.

10. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la tercera barra de regulación de la posición del hilo y/o la cuarta barra de regulación de la posición del hilo están conformadas como una varilla o una placa, y la porción más cercana al hilo está redondeada hacia el hilo que se desplaza.

11. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la porción de la pieza de placa más cercana al hilo está redondeada hacia el hilo que se desplaza.

12. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que cada una de las barras de regulación de la posición del hilo es una barra no rotativa.

13. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que la rugosidad superficial (Ra) de cada una de las barras de regulación de la posición del hilo se ajusta en 0, 4a o menos.

14. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en el que la cámara de vapor es una cámara de vapor de tipo tubo o una cámara de vapor de tipo caja.

15. El aparato de estiramiento con vapor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-14, en el que cada una de las barras de regulación de la posición del hilo está fabricada de acero inoxidable recubierto cerámico, titanio, o acero inoxidable o hierro con cromado duro.