JP2694198B2 - スス発生方法 - Google Patents

スス発生方法

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JP2694198B2
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浩治 佐藤
功一 細江
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日本酸素株式会社
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B40/00Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
    • C03B40/02Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it by lubrication; Use of materials as release or lubricating compositions
    • C03B40/027Apparatus for applying lubricants to glass shaping moulds or tools

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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスス発生方法に関し、例えばガラス成形用の
金型等の表面にスス(カーボンブラック)の薄膜を形成
するのに適したスス発生方法に関する。
〔従来の技術〕 例えば、ガラス成形用の金型に高温のガラスを投入
し、プレスしてガラス器を製造するにあたり、該金型の
内表面にススの薄膜を形成することによって製品の剥離
性を高め、前記高温のガラスが金型に焼付くのを防止し
て表面肌の美しいガラス器を製造することが行われてい
る。
このように、ススの薄膜を利用した剥離性の向上は有
益であり、薄膜形成用のスス発生方法が種々提案されて
いる。
例えば、特開平1−234337号公報には、金型内に不飽
和系炭化水素ガスを溜めてから着火して不完全燃焼させ
る方法が、また、特公昭60−56756号公報には、不飽和
系炭化水素ガスの1種であるアセチレンのガス流を囲繞
するように火炎を供給して該アセチレンを不完全燃焼さ
せる方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記従来方法は、いずれも空気中で不
飽和系炭化水素ガスを不完全燃焼させるものなので、得
られるススの粒径が不均一で、しかも比較的粒径が大き
いものを含み、このため成形後のガラス器の剥離性が十
分ではなかった。
本発明は、このような不都合を解決することを目的と
する。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは前記不都合に鑑み、不飽和系炭化水素ガ
スを含む可燃性原料ガスを燃焼させて、粒径がより微細
で、かつ均一なススを得る方法を種々考究した。その結
果、不飽和系炭化水素ガスを含む可燃性原料ガスを特定
の条件下で不完全燃焼させることによって、従来より微
細で均一な粒径のススを生成でき、剥離性の高いススが
得られることを知見した。本発明はかかる知見に基づい
てなされたものである。
即ち、本発明は、不飽和系炭化水素ガスを含む可燃性
原料ガス流を囲繞するように、該可燃性原料ガス流の完
全燃焼に必要な化学量論酸素量の0.05〜0.4倍の酸素ガ
ス流を供給して不完全燃焼させることを特徴とし、特
に、前記可燃性原料ガス流が、メチルアセチレンと液化
石油ガスとの混合ガスであることを特徴とする。
上記可燃性原料ガス流に含まれ、その主成分となる不
飽和系炭化水素ガスとしては、エチレン結合,アセチレ
ン結合を持つ任意の炭化水素ガス、例えば、エチレン,
アセチレン,メチルアセチレン,プロピレン,プロパジ
エン,ブタジエン及びその誘導体等各種のものを用いる
ことができる。この内、アセチレン,メチルアセチレン
は燃焼によって微細なススを多量に発生させる点で好ま
しく、特に、メチルアセチレンは、アセチレンより経済
性,取扱性,安全性の点でより好ましい。
前記可燃性原料ガス流としては、上記不飽和系炭化水
素ガスのみを用いても良いが、不飽和系炭化水素ガスに
プロパン,ブタン等の液化石油ガスを混合したものを用
いることができる。この混合比は、特に限定されるもの
ではなく、不飽和系炭化水素ガス及び液化石油ガスの種
類,ススの発生量,ススの状態,燃焼性等を考慮して決
定することができる。
また、酸素ガスとしては、一般に酸素ガスと呼称され
るものならば特に問題は無いが、純度が90%以上のもの
であれば良く、市場に流通している工業用酸素ガス等を
用いることができる。
〔作 用〕
本発明方法によれば、可燃性原料ガス流を囲繞するよ
うに酸素ガス流を供給するので、該可燃性原料ガス流が
酸素ガス流に包まれるようにして酸素ガス流と混合す
る。この際、酸素ガスの流量は、前記可燃性原料ガス流
を完全燃焼させるに必要な化学量論酸素量以下とするの
で、点火すると不完全燃焼してススが発生する。例え
ば、前記可燃性原料ガスとしてメチルアセチレンを燃焼
させる場合、下記の化学式 CH3CCH+4O2→3CO2+2H2O に示すようにメチルアセチレン1モルに対し、酸素は4
モル必要になるが、本発明ではこの酸素量に対し、0.05
〜0.4倍の酸素を供給してメチルアセチレンを不完全燃
焼させるので、前記のように良好なススが得られる。
このように、可燃性原料ガスは大気と殆ど遮断された
状態で酸素ガスと直接的に反応するので、空気中で燃焼
させた場合より純度の高いススを発生されることができ
る。特に、前記化学量論酸素量に対する実際の酸素ガス
量の割合(以下、M値という)を0.05〜0.4とすると、
均一性の高い微細なススが多量に得られる。
ここで、上記M値を0.05未満にすると、空気中での燃
焼に近付き、不完全燃焼の程度が大きくなってススの発
生量は増加するが、ススの粒径が大径化すると共に粒径
分布が広がって均一性が低下し、剥離性が悪化する。ま
た、M値が0.4を超えると、微小でかつ粒径分布の幅が
小さい均一性の高いススを得られるが、完全燃焼に近付
くためススの発生量が減少して実用的ではない。
また、可燃性原料ガスとして、メチルアセチレンと液
化石油ガスの混合ガスを用いると、メチルアセチレンは
前記の如く燃焼により微細なススを多量に発生し、かつ
アセチレンより経済性,取扱性,安全性に優れ、また、
液化石油ガスは燃焼性が良く高温で燃焼させることがで
きるので、安定した燃焼状態で効率良くススを発生させ
ることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、第1図は本発明を適用したスス発生器の正面
図、第2図は同じく側面図であって、スス発生器1は、
中空の円盤状の基板2上に多数のスス発生素子3,3,…を
配置すると共に、1つのパイロットバーナー4を配置し
たもので、該基板2に連設する支持棒2aを介して移動可
能に構成され、前記スス発生素子3側を金型面等のスス
被着物に向けて使用するものである。
尚、図ではスス発生素子3を基板2上に突設している
が、基板2面と同一平面で設けても良く、また、同心円
状に配置しているが、任意に配置しても良い。
次に、第3図はスス発生器1の要部の拡大断面図、第
4図はスス発生素子3の正面図であって、スス発生素子
3は、内管5と該内管5を囲繞する外管6及び両管5,6
を連設する適宜板状の4つのリブ7からなる二重管に構
成されている。各スス発生素子3の内管5は、基板2内
の中空部に設けられた可燃性原料ガス主管5aに連通し、
該主管5aは可燃性原料ガス導入管5bに連通し、また、各
スス発生素子3の外管6は、基板2内の中空部に設けら
れた酸素ガス主管6aに連通し、該主管6aは酸素ガス導入
管6bに連通し、内管5からは可燃性原料ガスが、内管5
と外管6との間からは酸素ガスが噴出するように形成さ
れている。
前記リブ7は、内管5と外管6とで形成される酸素ガ
ス噴出口の断面積を調節して噴出する酸素ガスの流速を
調整し、これによって内管5から噴出する可燃性原料ガ
スとの混合状態を良好にするもので、実験によると、酸
素ガスの流速を可燃性ガスの流速より速めると、噴出後
に両ガスは直ちに混合し、混合状態は良好になるが、前
記M値及び発生するススの状態を考慮して適宜実験等を
通してリブ7の個数や形状を定めるのがよい。この点
で、前記リブ7を可動とし、酸素ガス噴出口の断面積を
可変できるようにしておくことも好ましい。また、内管
5あるいは外管6を可動として酸素ガス噴出口の断面積
を可変できるようにすれば、リブ7を設けない構成とす
ることもできる。
また、パイロットバーナー4には、図示しないが、液
化石油ガス等の燃焼性ガスの導入管が連設している。
前記のごとく構成されたスス発生器1は、スス発生素
子3を金型面に向けると共に、パイロットバーナー4に
燃焼性ガスを導入し、点火して火炎を発生させておく。
次に不飽和系炭化水素ガスを含む可燃性原料ガスを、可
燃性原料ガス導入管5b及び可燃性原料ガス主管5aを介し
て各スス発生素子3の内管5に供給するとともに、可燃
性原料ガスに対するM値を0.05〜0.4とした酸素ガス
を、酸素ガス導入管6b及び酸素ガス主管6aを介して各ス
ス発生素子3の内管5と外管6との間に供給する。これ
により、該スス発生素子3の内管5の開口端からは可燃
性原料ガス流が噴出するとともに、内管5と外管6の間
の開口端からは酸素ガスがリング状のガス粒となって該
可燃性原料ガス粒を囲繞するように噴出し、可燃性原料
ガス流は、酸素ガス流に包み込まれるようにして前記パ
イロットバーナー4の火炎で着火して不完全燃焼し、ス
スが発生する。
このように、可燃性原料ガスは、周囲の大気の影響を
受けず、酸素ガスとの直接的な反応によって不完全燃焼
し、かつ、供給する酸素ガス量を前記M値で定めた量と
することにより、純度が高く、微小でかつ均一性の高い
スス,即ち剥離性が良好なススを大量に発生させること
ができる。
〔実験例〕
実験例1 メチルアセチレンとプロパンガスを各々50重量%ずつ
混合してなる可燃性原料ガスと、純度95%の酸素ガスと
を、前記M値を種々設定して前記スス発生器1に供給
し、前述の手順により不完全燃焼させて発生したススを
試験用の板に付着させた。尚、スス発生器1のスス発生
素子3は、内管5の内径を1.3mm,外径を1.6mm,外管6の
内径を4mmとし、4つのリブ7,7により内外管5,6の間の
断面積の60%を酸素ガス噴出口とした。
次いで、試験用の板に付着したススを適当量採取し、
顕微鏡によりその粒径を実測した。その結果を第5図乃
至第8図に示す。
第5図はM値に対するススの平均粒径を示すもので、
図から明らかなように、M値が0.05程度まではススの平
均粒径が急激に減少することがわかる。また、M値を0.
05以上に大きくすれば、ススの平均粒径はさらに減少す
るが、M値が0.3を超えるとほとんど変化しなくなる。
しかし、M値が0.4を超えるとススの発生量が減少して
実用性がなくなる。
第6図はM値が0.05のときのススの粒径分布を示し、
第7図はM値が0.3のときのススの粒径分布を示してい
る。また第8図はM値が0、即ち空気中で燃焼させたと
きに発生したススの粒径分布を示している。空気中で燃
焼すると、第8図から明らかなように、ススの粒径分布
は2.4〜150μmの広い範囲になって不均一になり、しか
も38〜150μmの比較的大径のススが多く発生する。こ
れに対し、M値を0.05にすると、第6図から明らかなよ
うに、ススの粒径分布は2.4〜38μmの範囲内となり、
均一性が得られると共に、9.4μmを中心とする粒径分
布になり、微細なカーボン粒子が得られている。また、
M値が0.3の場合にも、第7図から明らかなように、M
値を0.05にした場合と略同様に、ススの粒径分布は2.4
〜27μmの範囲内となり、均一で微小なススが得られて
いる。
上記実験の結果から、M値を0.05〜0.4とすれば、実
用的な範囲で剥離性の高いススを大量に発生させること
ができる。また、M値を制御することにより、所望の粒
径のススを得ることもできる。
これは、可燃性原料ガスとして前記組成のものを用い
た場合だけでなく、前記例示した各種の不飽和系炭化水
素ガスを用いた場合も略同様の結果であった。
実験例2 実験例1と同様のガス及びスス発生器を用いてM値を
0.3及び0.05とし、発生したススをガラス成形用の金型
の表面に付着させてカーボンの薄膜を形成した。次い
で、該金型内に高温のガラスを投入し、ピストンにより
押圧成形した。そして被成形物であるガラス器を取出し
て、その状態を観察した。
その結果、金型表面に形成したカーボン薄膜は、被成
形物であるガラス器の表面に付着したまま取出されて金
型内には残留しなかった。また、金型から取出したガラ
ス器の表面に付着したススは柔かなブラシでこすること
により、簡単に剥離することができた。
さらに同じ金型に同様にしてススを付着させ、ガラス
器を成形することを繰返したが、いずれも肌の美しい美
麗なガラス器を製造することができた。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のスス発生方法によれ
ば、空気中で不完全燃焼させた場合に比べて、純度が高
く、微小で、かつ均一性の高いスス、即ち剥離性の良い
薄膜形成用のススを大量に発生できるので、離型剤とし
て良好な薄膜を形成する必要のある各種用途に最適なも
のであり、その実施効果も大きい。
また、可燃性原料ガスとして、メチルアセチレンと液
化石油ガスの混合ガスを用いると、安定した燃焼状態を
維持して剥離性の良好なススを効率良く発生させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明を適用したスス発生器の一実
施例を示すもので、第1図は正面図、第2図は側面図、
第3図は要部の拡大断面図、第4図はスス発生素子の拡
大正面図、第5図乃至第8図は実験例1の実験結果を示
すもので、第5図はM値に対するススの平均粒径を示す
図、第6図はM値が0.3のときのススの粒径分布を示す
図、第7図は同じくM値が0.05のときのススの粒径分布
を示す図、第8図はM値が0のときのススの粒径分布を
示す図である。 1……スス発生器、2……基板、3……スス発生素子、
4……パイロットバーナー、5……内管、6……外管、
7……リブ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不飽和系炭化水素ガスを含む可燃性原料ガ
    ス流を囲繞するように、該可燃性原料ガス流の完全燃焼
    に必要な化学量論酸素量の0.05〜0.4倍の酸素ガス流を
    供給して不完全燃焼させることを特徴とするスス発生方
    法。
  2. 【請求項2】前記可燃性原料ガス流が、メチルアセチレ
    ンと液化石油ガスとの混合ガス流であることを特徴とす
    る請求項1記載のスス発生方法。
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