JPH04280869A - 溶融ガラス受樋用炭素製品及びその製造方法 - Google Patents

溶融ガラス受樋用炭素製品及びその製造方法

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JPH04280869A
JPH04280869A JP3062346A JP6234691A JPH04280869A JP H04280869 A JPH04280869 A JP H04280869A JP 3062346 A JP3062346 A JP 3062346A JP 6234691 A JP6234691 A JP 6234691A JP H04280869 A JPH04280869 A JP H04280869A
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JP
Japan
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boron nitride
produce
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carbon product
product
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JP3062346A
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English (en)
Inventor
Hidehiko Usuha
秀彦 薄葉
Yoichi Kawano
陽一 川野
Norio Hotta
堀田 典男
Takanori Urushima
漆島 孝徳
Tamotsu Nakagawa
保 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOHOKU KYOWA CARBON KK
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
TOHOKU KYOWA CARBON KK
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/167Means for preventing damage to equipment, e.g. by molten glass, hot gases, batches
    • C03B5/1672Use of materials therefor

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐酸化性および潤滑性に
富む黒鉛質炭素製品とその製造方法に関する。更に詳し
くは、酸素、炭酸ガス、水蒸気などの高温での酸化性雰
囲気下で使用できる、溶融ガラス受樋用に使用する耐酸
化性および潤滑性に優れた黒鉛質炭素製品とその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一般的な溶融ガラスの受樋として
は、炭素質または黒鉛質の炭素材料が使用されてきた。 しかし、この炭素材料は、酸素、炭酸ガス、水蒸気など
の酸化性雰囲気下で、特に約500℃以上の高温で使用
される場合には、容易に酸化消耗する欠点を有する。ま
た、従来の溶融ガラス用受樋はガラスとの接触による消
耗が激しく、更にはガラス製品の表面に受樋が消耗した
ことによるすじ状の変形が生じるため、その耐久性が悪
く、作業効率を低下させる結果になっていた。
【0003】従来、炭素質表面を耐酸化性皮膜でカバー
しようとする試みが種々なされて来た。特開昭52−4
4786号公報は、リン酸塩水溶液中に炭素材を浸漬し
、300℃以下の低温度で乾燥した後、該素材を周期律
表2族、3族金属の水溶性の硫酸塩、硝酸塩、塩化物、
水酸化物の水溶液中に再び浸漬し、乾燥する耐酸化処理
法が提案されている。この材料を溶融ガラス受樋に使用
した場合は、無処理のものより一応の耐酸化性は有する
が、摩擦係数が高く、潤滑性に劣る。
【0004】特開昭53−8608号公報も、同様に黒
鉛材の細孔にアルミニウムの無機酸性塩と、リン酸又は
リン酸塩との混合組成物溶液を浸透充填させ、100〜
400℃で乾燥した後、700〜1000℃に加熱処理
する耐酸化性炭素製品の製造方法である。これも上記と
同様、潤滑性に劣る。
【0005】特公昭57−61090号公報は、黒鉛ロ
ールの表面及び気孔中にAl2 O3 とP2 O5 
とのモル比が1:3〜1:6であるリン酸アルミニウム
水溶液を含浸充填させ、ついで加熱して、アルミニウム
とリンと酸素との網状構造物を形成させる黒鉛ロールの
製造法であり、黒鉛ロールであると共に、溶融ガラス受
樋に使用した時、上記と同様に潤滑性に劣る。
【0006】特公昭59−11377号公報は、黒鉛の
空孔部に窒化ホウ素の粉末を含浸充填させた鋳造用材料
を用いて鋳造する方法である。溶融ガラス受樋ではない
と共に、この材料では耐酸化性が不十分である。
【0007】特公昭60−9988号公報は、炭素材料
の孔隙中にMg,Ca,Zn及びAlの少なくとも1種
のリン酸金属塩とコロイド状シリカとを重量比で10対
1〜10の割合に配合した含浸液を含浸充填した熱処理
炉ハースロール用の炭素材料である。これも溶融ガラス
用でなく、ロール用の炭素材で、前記と同様潤滑性に劣
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は黒鉛炭
素材を、表面無処理では耐酸化性及び潤滑性共に劣る高
温、酸化性雰囲気、例えば溶融ガラスの受樋のような条
件で使用して、耐酸化性ならびに潤滑性共に優れた炭素
製品及びその製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するため鋭意研究を行った結果、窒化ホウ素、
コロイド状シリカ、リン酸塩夫々単独では炭素材に耐酸
化性を付与する材料として提案されている材料を組み合
わせ結合することにより、その結合効果によって、溶融
ガラスの受樋のような高温酸化性で且つ摺動条件で耐酸
化性並びに潤滑性共に優れていることを見い出し本発明
に到達した。
【0010】すなわち本発明は■  黒鉛材成形品の表
面及び気孔部に窒化ホウ素とシリカ及び/又はリン酸塩
とを含浸被覆させてなる溶融ガラス受樋用炭素製品であ
る。
【0011】■  黒鉛材に窒化ホウ素とコロイド状シ
リカ及び/又はリン酸塩水溶液を含浸処理させた後、乾
燥処理することを特徴とする溶融ガラス受樋用炭素製品
の製造方法である。
【0012】■  含浸処理前に水簸により、窒化ホウ
素粉の凝集体を除去する前項2記載の溶融ガラス受樋用
炭素製品の製造方法。
【0013】以下に本発明を詳細に説明する。黒鉛材と
しては、ピッチコークス又は石油コークスにバインダー
ピッチなどの粘結材を混練して、成形した後、熱処理し
て黒鉛化したいわゆる人造黒鉛材料を使用する。特にか
さ比重1.6以上で、その気孔の割合が1〜50%程度
のものが好適である。
【0014】窒化ホウ素粉末としては、平均粒径2.5
μm以下のような粉末が望ましい。この窒化ホウ素粉末
を界面活性剤を含んだ蒸留水に装入し、窒化ホウ素懸濁
液を調製する。窒化ホウ素(BN)は、平均粒径2μm
程度であるが、凝集して、大きくなっている可能性があ
る。大きな塊があれば含浸されないので、その対策とし
て水簸により塊を取り除くことが好ましい。
【0015】シリカコロイド溶液は、SiO2 濃度5
〜50重量%のものが好ましい。
【0016】リン酸塩類は、第一リン酸アルミニウム{
Al(H2 PO4 )3 }、第一リン酸マグネシウ
ム{Mg(H2 PO4 )2 }、第一リン酸カルシ
ウム{Ca(H2 PO4 )2 }、リン酸亜鉛など
が代表的にあげられる。
【0017】本発明のBN/SiO2 コロイド溶液の
混合溶液、BN/リン酸塩の混合溶液、BN/リン酸塩
/SiO2 コロイド溶液の混合溶液は夫々BN懸濁液
と同様に水簸により10μm以上の大きさの粒子の除去
を行うことが好ましい。各混合溶液中の水に対して、B
Nを1〜20重量%、SiO2 を5〜20重量%、リ
ン酸塩が5〜50重量%の範囲で含まれているときに優
れた効果がある。BN濃度が高すぎると含浸率が低下す
る。またSiO2 濃度については、上記範囲以外では
耐酸化性の低下がおこる。リン酸塩については、高濃度
で含浸した場合は、乾燥時に表面部にリン酸塩が露出し
、凹凸が生じる。また低濃度では耐酸化性の低下がおこ
る。
【0018】母材の黒鉛材を密閉容器に入れ、真空ポン
プで約10torr以下に30分間以上減圧にし、前記
含浸剤を装入した後、30分間以上減圧にする。黒鉛材
を取り出し、温度100℃以上で、2時間以上乾燥する
。リン酸塩を含む場合は、約250℃程度で処理をする
【0019】
【実施例】以下に実施例によって、本発明を更に具体的
に説明するが、本発明は、この実施例によって限定され
るものではない。 (実施例1〜4,比較例1〜4) (1) 含浸剤の調製 ■  窒化ホウ素粉末(BN) 平均粒径  2.3μm 比  重    2.27 上記BN粉末を、界面活性剤を0.5重量%含んだ蒸留
水に7.5重量%の割合で装入し、BN懸濁液を調製し
た。粘度は室温で3cpであった。水簸により10μm
以上の塊を取り除いた。
【0020】■  SiO2 コロイド溶液SiO2 
濃度        20.0重量%比  重    
            1.128粘度(25℃,c
p)  4.0 粒  径              10〜20nm
このSiO2 コロイド溶液をそのまま含浸剤として用
いた。
【0021】■  リン酸アルミニウム水溶液第一リン
酸アルミニウム{Al(H2 PO4 )3 }を10
重量%含有した水溶液を含浸剤として用いた。 ■  リン酸マグネシウム水溶液 第一リン酸{Mg(H2 PO4 )2 }を10重量
%含有した水溶液を含浸剤として用いた。 ■  BN/SiO2 コロイド溶液の混合溶液SiO
2 濃度20.46重量%コロイド溶液100gに、B
N粉末8.1gを装入し、BN/SiO2 コロイド溶
液の混合溶液を調製した。BN懸濁液と同様に、水簸に
より、10μm以上の大きさの粒子の除去を行った。
【0022】■  BN/Al(H2 PO4 )3 
の混合溶液 Al(H2 PO4 )3   10重量%溶液100
gにBN粉末7gを装入し、BN/Al(H2 PO4
 )3 の混合溶液を調製した。BN懸濁液と同様に水
簸により10μm以上の大きさの粒子の除去を行った。
【0023】■  BN/Al(H2 PO4 )3 
/SiO2 コロイド溶液の混合溶液 Al(H2 PO4 )3 25重量%水溶液200g
に、SiO2 濃度40重量%250gを混合した溶液
に、BN粉末35gを混合し、BN/Al(H2 PO
4 )3 /SiO2 コロイド溶液の混合溶液を調製
した。BN懸濁液と同様に水簸により、10μm以上の
大きさの粒子の除去を行った。
【0024】■  BN/Mg(H2 PO4 )2 
/SiO2 コロイド溶液の混合溶液 Mg(H2 PO4 )2 25重量%水溶液200g
に、SiO2 濃度40重量%250gを混合した溶液
にBN粉末35gを混合し、BN/Mg(H2 PO4
 )2 /SiO2 コロイド溶液の混合溶液を調製し
た。BN懸濁液と同様に水簸により、10μm以上の大
きさの粒子の除去を行った。 (2) 母  材 10×10×40mmの黒鉛ブロック (3) 操  作 ■  減圧:密閉容器に母材を入れ、真空ポンプにて約
5torr、40分間減圧を行った。 ■  含浸:含浸剤を装入した後、そのままの状態で4
0分間減圧を行った。 ■  乾燥:温度110℃にて、3時間乾燥した。 リン酸塩を含む場合は約250℃で処理をした。
【0025】(4) 評価項目及び評価方法■  摩擦
係数の測定 白金板上における摩擦係数μを空気中、500℃にて測
定した。 ■  酸化テスト マッフル炉    800℃ 時  間        1時間 雰囲気        空気中 テスト後の重量減少率を求めた。 ■  溶融ガラス受樋の寿命 前記含浸処理をした黒鉛材について、溶融ガラス受樋用
としてテストを行った。500〜600℃空気中で溶融
ガラス(1100℃)を底面厚さ15mm、巾100m
m、長さ700mmの受樋上に板状に滑らせ(流下する
)、ガラス板の表面に、黒鉛材が摩耗したことによるす
じ状の変形が生じるようになる迄の経過時間を測定した
【0026】表1に本発明の実施例1(BN/SiO2
 )、実施例2{BN/Al(H2 PO4 )3 }
、実施例3{BN/Al(H2 PO4 )3 /Si
O2 }、実施例4{BN/Mg(H2 PO4 )2
 }括弧内を夫々含浸剤とした場合と、比較例1(BN
)、比較例2(SiO2 )、比較例3{Al(H2 
PO4 )3 }、比較例4{Mg(H2 PO4 )
2 }括弧内を夫々含浸剤とした場合及び比較例5(含
浸処理を行わない黒鉛材の場合)比較例6(実施例2に
おいて含浸処理前に水簸処理をしなかった場合)につい
て、摩擦係数、耐酸化性、溶融ガラス受樋の寿命を夫々
測定した結果を表1にまとめて示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1より、BN懸濁液を含浸剤として用い
た場合、摩擦係数は0.2と小さいが、耐酸化性が悪く
、ガラス受樋材としての寿命が短い。SiO2 コロイ
ド溶液およびAl(H2 PO4 )3 水溶液を含浸
剤として用いた場合は、耐酸化性が改善され、ガラス受
樋材としての寿命は長くなっているが、摩擦係数が0.
5と高い値を示している。SiO2 コロイド溶液また
はAl(H2 PO4 )3 またはMg(H2 PO
4 )2 水溶液のいずれか一種類または、その混合溶
液に、BNを混合したものを含浸剤として用いた場合に
は、摩擦係数が小さく、耐酸化性が優れたガラス受樋材
となる。これによってガラス受樋材としての寿命を約4
〜7倍と大幅に長くすることができた。
【0029】
【発明の効果】本発明の黒鉛材表面及び気孔部に窒化ホ
ウ素とシリカ及び/又はリン酸塩を含浸被覆させた炭素
製品は、1000℃以上の酸化性雰囲気において、耐酸
化性に優れ、しかも摩擦係数が小さいので、溶融ガラス
受樋のような、高温酸化性雰囲気で粘稠液体が摺動する
所に用いて、耐用寿命が長い。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  黒鉛材成形品の表面及び気孔部に窒化
    ホウ素とシリカ及び/又はリン酸塩とを含浸被覆させて
    なる溶融ガラス受樋用炭素製品。
  2. 【請求項2】  黒鉛材に窒化ホウ素とコロイド状シリ
    カ及び/又はリン酸塩水溶液とを含浸処理させた後、乾
    燥処理することを特徴とする溶融ガラス受樋用炭素製品
    の製造方法。
  3. 【請求項3】  含浸処理前に、水簸により窒化ホウ素
    粉の凝集体を除去する請求項2記載の溶融ガラス受樋用
    炭素製品の製造方法。
JP3062346A 1991-03-05 1991-03-05 溶融ガラス受樋用炭素製品及びその製造方法 Pending JPH04280869A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030016066A (ko) * 2001-08-20 2003-02-26 주식회사 데크 내산화 탄소 복합재의 제조방법
JP2019006670A (ja) * 2017-06-23 2019-01-17 Jfeスチール株式会社 表面に金属酸化物が付着した黒鉛の製造方法および表面に金属酸化物と水溶性レジンとが付着した黒鉛、ならびに黒鉛含有キャスタブル耐火物の製造方法

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KR20030016066A (ko) * 2001-08-20 2003-02-26 주식회사 데크 내산화 탄소 복합재의 제조방법
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