JPS5898378A - プリベ−ク炭素陽極用充填目地材 - Google Patents
プリベ−ク炭素陽極用充填目地材Info
- Publication number
- JPS5898378A JPS5898378A JP56196293A JP19629381A JPS5898378A JP S5898378 A JPS5898378 A JP S5898378A JP 56196293 A JP56196293 A JP 56196293A JP 19629381 A JP19629381 A JP 19629381A JP S5898378 A JPS5898378 A JP S5898378A
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- Japan
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- binder solution
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- thermosetting resin
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アルミニウム電解炉などに用いられるプリベ
ーク炭素陽極において、金属導電棒をプリベーク炭素に
接合する際（こ使用される充填目地材に関するものであ
る。
ーク炭素陽極において、金属導電棒をプリベーク炭素に
接合する際（こ使用される充填目地材に関するものであ
る。
例えば、プリベーク式アルミニウム電解炉Ｇこおいては
、電解炉１炉当り通常２０〜３０ケのプリベーク炭素陽
−（以下型に陽極ともいう）が設置されており、電解の
進行につれて消耗した陽極は順次交換されるようになっ
ている。
、電解炉１炉当り通常２０〜３０ケのプリベーク炭素陽
−（以下型に陽極ともいう）が設置されており、電解の
進行につれて消耗した陽極は順次交換されるようになっ
ている。
陽極は予め焼成された炭素に金属導電棒を接合すること
によりつくられるが、その接合法の一つとして、両者の
接合間隙（以下これを目地部という）にコールタールピ
ッチと炭素質骨材（以下型（こ骨材という）とからなる
目地材を、適当なプレス刃先を用いて充填する所謂目地
詰め法が知られている。しかしながら従来の目地詰め法
においては、低温における目地部の電気抵抗が大きいこ
と、中程度の温度領域において懸垂強度が低下するとい
う、２つの大きな欠点があった。
によりつくられるが、その接合法の一つとして、両者の
接合間隙（以下これを目地部という）にコールタールピ
ッチと炭素質骨材（以下型（こ骨材という）とからなる
目地材を、適当なプレス刃先を用いて充填する所謂目地
詰め法が知られている。しかしながら従来の目地詰め法
においては、低温における目地部の電気抵抗が大きいこ
と、中程度の温度領域において懸垂強度が低下するとい
う、２つの大きな欠点があった。
すなわち、バインダーとして用いられるコールタールピ
ッチは、それ自身電気絶縁体であるから交換直後の陽極
では、目地部の電気抵抗が高いために電流が流れ難く、
陽極の温度が上昇してピッチが焼成され、同部分の電気
抵抗が低下して標準電流が流れるまでの１〜２日間は、
他の陽極の分担電流が増加することになり、これが電力
原単位悪化の一つの原因となっている。
ッチは、それ自身電気絶縁体であるから交換直後の陽極
では、目地部の電気抵抗が高いために電流が流れ難く、
陽極の温度が上昇してピッチが焼成され、同部分の電気
抵抗が低下して標準電流が流れるまでの１〜２日間は、
他の陽極の分担電流が増加することになり、これが電力
原単位悪化の一つの原因となっている。
また交換後陽極の温度が上昇する過程においてピッチが
軟化して徐々に懸垂強度（金属導電棒が −炭素自重を
懸垂する強度）が低下し、特に１００〜３００°Ｃの範
囲で、常温における強度の半分以下になることがある。
軟化して徐々に懸垂強度（金属導電棒が −炭素自重を
懸垂する強度）が低下し、特に１００〜３００°Ｃの範
囲で、常温における強度の半分以下になることがある。
アルミニウム電解炉の操業において、陽極効果の消去あ
るいは極間調節のために陽極を上下動させる場合がある
が、懸垂強度が弱い時期にかかる作業を行なうと、陽極
が脱落する危険があった。
るいは極間調節のために陽極を上下動させる場合がある
が、懸垂強度が弱い時期にかかる作業を行なうと、陽極
が脱落する危険があった。
本願発明者らは、上述の欠点は粘度の高いコールタール
ピッチが用いられることに起因すると考え、バインダー
の種類、骨材の粒度、両者の配合などについて種々検討
した結果、本願発明を完成した。
ピッチが用いられることに起因すると考え、バインダー
の種類、骨材の粒度、両者の配合などについて種々検討
した結果、本願発明を完成した。
すなわち、本願発明は、プリベーク陽極用として優れた
性質をもつ充填目地材を提供するものであって、常温に
おける粘度が５〜３００ボイズの熱硬化性樹脂液をバイ
ンダー液とし、これに目地幅の１／３以上の大きさの粒
子を１０〜４５重は％（以下単に％と記す）含む骨材を
配合することを特徴とするものである。
性質をもつ充填目地材を提供するものであって、常温に
おける粘度が５〜３００ボイズの熱硬化性樹脂液をバイ
ンダー液とし、これに目地幅の１／３以上の大きさの粒
子を１０〜４５重は％（以下単に％と記す）含む骨材を
配合することを特徴とするものである。
従来のコールタールピッチ（通常アントラセン油などと
配合されて用いられる。ピッチ：アントラセン油＝７：
４の配合をしたときの常温におけ６ る粘度は１０〜１０ ボイズ程度である）をバインダー
とした目地材では、骨材粒子間の架槁形成を防ぎ充填性
を高めるために、骨材の最大粒径は目地幅の概ね１／４
程度またはそれ以下とするのが普通であり、このように
骨材粒度が小さいことも、目地部の電気抵抗が高くなる
原因となっていた。
配合されて用いられる。ピッチ：アントラセン油＝７：
４の配合をしたときの常温におけ６ る粘度は１０〜１０ ボイズ程度である）をバインダー
とした目地材では、骨材粒子間の架槁形成を防ぎ充填性
を高めるために、骨材の最大粒径は目地幅の概ね１／４
程度またはそれ以下とするのが普通であり、このように
骨材粒度が小さいことも、目地部の電気抵抗が高くなる
原因となっていた。
本願発明においては、常温における粘度が５〜３００ボ
イズという低い粘度の熱硬化性樹脂液を用いるために、
骨材の充填性が向上して従来よりもかなり大きな粒度の
骨材を使用することが可能となり、同時Ｇこ個々の粒子
表面を覆っているバインダー膜も破壊され易くなる結果
、目地部の低温における電気抵抗を低減せしめることが
できたものである。またバインダーの主体は熱硬化性樹
脂であるから、懸垂強度は陽極の温度が上昇するにつれ
て（概ね１００〜３００℃の範囲で）高くなるので、従
来の目地材において、しはしは見られたような陽極の脱
落という現象は殆どなくなる。
イズという低い粘度の熱硬化性樹脂液を用いるために、
骨材の充填性が向上して従来よりもかなり大きな粒度の
骨材を使用することが可能となり、同時Ｇこ個々の粒子
表面を覆っているバインダー膜も破壊され易くなる結果
、目地部の低温における電気抵抗を低減せしめることが
できたものである。またバインダーの主体は熱硬化性樹
脂であるから、懸垂強度は陽極の温度が上昇するにつれ
て（概ね１００〜３００℃の範囲で）高くなるので、従
来の目地材において、しはしは見られたような陽極の脱
落という現象は殆どなくなる。
なお、常温における懸垂強度が不充分なような場合には
、公知の硬化促進剤を利用するとか、あるいは予備的に
加熱処理することによって、同強度を高めれば良い。
、公知の硬化促進剤を利用するとか、あるいは予備的に
加熱処理することによって、同強度を高めれば良い。
バインダーとして用いられた熱硬化性樹脂は高温で炭化
するが、このものはピッチにおけると同様に作用し、本
願発明による陽極は、高温になるにつれて電気抵抗が低
下する。
するが、このものはピッチにおけると同様に作用し、本
願発明による陽極は、高温になるにつれて電気抵抗が低
下する。
バインダー液の粘度は、前記のように５〜３００ボイズ
の範囲にあることが必要であり、５ボイズ以下であると
、目地材充填後に目地内の残留応力が解放され易くなっ
て目地が緩む恐れがあり、そのため電気抵抗の増大ある
いは懸垂強度の低ドが起る。また３００ボイズ以上であ
ると、骨材粒子の架稿形成の危険が高くなり、一方でバ
インダー膜の破壊の確率も低くなるので、所期の効果が
Ｍられなくなる。
の範囲にあることが必要であり、５ボイズ以下であると
、目地材充填後に目地内の残留応力が解放され易くなっ
て目地が緩む恐れがあり、そのため電気抵抗の増大ある
いは懸垂強度の低ドが起る。また３００ボイズ以上であ
ると、骨材粒子の架稿形成の危険が高くなり、一方でバ
インダー膜の破壊の確率も低くなるので、所期の効果が
Ｍられなくなる。
本願発明に用いる骨材の粒度としては、目地幅の１／３
以上のものが１０〜４５％の範囲にあることが必要であ
って、１０％以下になると目地の電気抵抗が充分低下せ
ず、４５％以上になると、充填性が悪くなって電気抵抗
の増大と懸垂強度の低下があって好ましくない。なお、
骨材としては人造黒鉛、天然黒鉛９石油コークス、ピッ
チコークスなどが利用できる。
以上のものが１０〜４５％の範囲にあることが必要であ
って、１０％以下になると目地の電気抵抗が充分低下せ
ず、４５％以上になると、充填性が悪くなって電気抵抗
の増大と懸垂強度の低下があって好ましくない。なお、
骨材としては人造黒鉛、天然黒鉛９石油コークス、ピッ
チコークスなどが利用できる。
使用される熱硬化性樹脂は、低・中温時には懸垂強度に
、また高温時には炭化してピッチにおけると同様に電気
抵抗および懸垂強度に、それぞれ効果を持つものである
から、バインダー液の骸炭化値としては２５％以上であ
ることが好ましい。
、また高温時には炭化してピッチにおけると同様に電気
抵抗および懸垂強度に、それぞれ効果を持つものである
から、バインダー液の骸炭化値としては２５％以上であ
ることが好ましい。
また、熱硬化性樹脂としては、それ自身骸炭化値の高い
フェノール樹脂、フラン樹脂がｑ利に使用できる。なお
フェノール樹脂はレゾール型とノボラック型に大別され
るが、本願発明では、その何れでも利用可能であり、俗
媒としてはアルコール。
フェノール樹脂、フラン樹脂がｑ利に使用できる。なお
フェノール樹脂はレゾール型とノボラック型に大別され
るが、本願発明では、その何れでも利用可能であり、俗
媒としてはアルコール。
エチレングリコールなどがある。ノボラック型の場合は
へキサメチレンテトラミンのような硬化剤を用いること
が望ましい。また上記２つのタイプを混合して使用する
こともできるが、保存安定性。
へキサメチレンテトラミンのような硬化剤を用いること
が望ましい。また上記２つのタイプを混合して使用する
こともできるが、保存安定性。
熱硬化速度などを勘案して配合を決めれば良い。
一方フラン樹脂の場合は、フルフリルアルコールを無水
マレイン酸またはリン酸の存在下で縮合させ、この縮合
反応を適宜調節することで好適なバインダー液を得るこ
とができる。
マレイン酸またはリン酸の存在下で縮合させ、この縮合
反応を適宜調節することで好適なバインダー液を得るこ
とができる。
バインダー液と骨材との配合割合は、バインダー液を６
〜１５％、そして骨材を９４〜８５％の割合とすること
が好ましい。バインダー液が６％より少ないと目地材の
流動性が悪くなり、一方、１５％より多くすると流動性
が高過ぎて共（こ充填性が悪化し、懸垂強度が低下する
とともに電気抵抗も増大する。
〜１５％、そして骨材を９４〜８５％の割合とすること
が好ましい。バインダー液が６％より少ないと目地材の
流動性が悪くなり、一方、１５％より多くすると流動性
が高過ぎて共（こ充填性が悪化し、懸垂強度が低下する
とともに電気抵抗も増大する。
以上、詳細に説明したように本願発明に係る充填目地材
を使用すれば、従来問題であった低温時の電導性および
中温時の懸垂強度が著るしく改善されたプリベーク炭素
陽極を得ることができる。
を使用すれば、従来問題であった低温時の電導性および
中温時の懸垂強度が著るしく改善されたプリベーク炭素
陽極を得ることができる。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例 １
プリベーク炭素に径５９ｍｍ、深さ５０ ｍｍの丸溝を
設けて底面に雲母板を敷き、該溝の中央に長さ７９ｍｍ
、径３０ ｍｍの軟鋼製導電棒を置いて、幅ｌＱｍｍの
目地部に対し、種々の目地部を充填した。充填は厚さ５
ｍｍのプレス刃先を用い、５層に分けて、１００ｋｇ／
ｃｍ２の圧力で行ない充填後、室温における目地部の電
気抵抗を測定した。
設けて底面に雲母板を敷き、該溝の中央に長さ７９ｍｍ
、径３０ ｍｍの軟鋼製導電棒を置いて、幅ｌＱｍｍの
目地部に対し、種々の目地部を充填した。充填は厚さ５
ｍｍのプレス刃先を用い、５層に分けて、１００ｋｇ／
ｃｍ２の圧力で行ない充填後、室温における目地部の電
気抵抗を測定した。
目地材の組成および電気抵抗値を、比較例のそれらとと
もに表１に示す。
もに表１に示す。
なお、用いたフェノール樹脂は、ノボラック型、３ニレ
ゾール型１のもので、硬化剤は使用しなかった。またフ
ラン樹脂は、フルフリルアルコールを原料として、常法
により好ましい粘度になるように合成したもので、骸炭
化値のみ測定した。
ゾール型１のもので、硬化剤は使用しなかった。またフ
ラン樹脂は、フルフリルアルコールを原料として、常法
により好ましい粘度になるように合成したもので、骸炭
化値のみ測定した。
表１中の比較例Ｎｏ、６は、本発則の範囲外であるにも
拘わらず、その電気比抵抗値が実施例と同等のものとな
っているが、この組成の目地材を用いた場合、充填後に
衝撃を与えると電気比抵抗値が１．５〜２倍に増加する
ケースが認められた。
拘わらず、その電気比抵抗値が実施例と同等のものとな
っているが、この組成の目地材を用いた場合、充填後に
衝撃を与えると電気比抵抗値が１．５〜２倍に増加する
ケースが認められた。
（以下余白）
実 施 例 ２
プリベーク炭素に径５８ｍｍ、深さ５Ｑｍｍの丸溝を設
けて底面に雲母板を敷き、該溝の中央に長さ７ｏｍｍ＋
径３０ｍｍの軟鋼製導電棒を置いて、幅１４ ｍｍの目
地部に対し、表２に示した組成の目地材を充填した。厚
さ７ｍｍのプレス刃先を用いた他は、実施例１と同じ条
件で充填し、種々の温度における懸垂強度および電気抵
抗を測定した。
けて底面に雲母板を敷き、該溝の中央に長さ７ｏｍｍ＋
径３０ｍｍの軟鋼製導電棒を置いて、幅１４ ｍｍの目
地部に対し、表２に示した組成の目地材を充填した。厚
さ７ｍｍのプレス刃先を用いた他は、実施例１と同じ条
件で充填し、種々の温度における懸垂強度および電気抵
抗を測定した。
それらの結果を比較例のものとともに表２にまとめた。
なお、用いたフェノール樹脂のタイプは、実施例１と同
じで、硬化剤は使用しなかった。
じで、硬化剤は使用しなかった。
（以下余白）
表 ２
実施例 ３
１２０ＫＡアルミニウム電解炉のプリベーク炭素の角溝
（こ鉄製角型導電棒の片面を押し付け、他面と角溝との
目地部に、実施例２のＮｏ、１の目地材を使用してプレ
ス刃先圧力２５０ ｋｇ／ ｃｒｎ”で、９層に分けて
加圧充填した。
（こ鉄製角型導電棒の片面を押し付け、他面と角溝との
目地部に、実施例２のＮｏ、１の目地材を使用してプレ
ス刃先圧力２５０ ｋｇ／ ｃｒｎ”で、９層に分けて
加圧充填した。
不発１ｆＪに係る目地材の場合、従来のピッチ系目地材
に比べて、＠極交換直後の接合部の電気抵抗は約半分に
減少し、標準電流に到達するまでの時間は１／２〜１／
３に短縮され、この結果、電力原屯位を２５０ｋＷｈ／
１−Ａｔ減少することができた。また、陽極の脱落は、
全く起らなかった。
に比べて、＠極交換直後の接合部の電気抵抗は約半分に
減少し、標準電流に到達するまでの時間は１／２〜１／
３に短縮され、この結果、電力原屯位を２５０ｋＷｈ／
１−Ａｔ減少することができた。また、陽極の脱落は、
全く起らなかった。
特許出願人 日本軽金属株式会社
代理人 弁理士 松永圭司
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、常温における粘度が５〜３００ボイズである熱硬化
性ｉ詰合ｑバインダー液に、目地幅の１／３以トの粒径
のものを１０〜４５重置％含む炭素質骨材を配合してな
ることを特徴とするプリベーク炭素陽極用充填目地材。 ２、 バインダー液の骸炭化値が２５％以上であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプリベーク炭
素陽極用充填目地材。 ３ バインダー液を６〜１５重置％、ＦｆＡ素質骨材を
９４〜８５重置％の配合とすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載のプリベーク炭素陽極
用充填目地材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196293A JPS5898378A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | プリベ−ク炭素陽極用充填目地材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56196293A JPS5898378A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | プリベ−ク炭素陽極用充填目地材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5898378A true JPS5898378A (ja) | 1983-06-11 |
| JPS6357509B2 JPS6357509B2 (ja) | 1988-11-11 |
Family
ID=16355388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56196293A Granted JPS5898378A (ja) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | プリベ−ク炭素陽極用充填目地材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5898378A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4816511A (en) * | 1987-03-23 | 1989-03-28 | Alcan International Limited | Cement for cathode blocks |
| US4915874A (en) * | 1986-08-20 | 1990-04-10 | Alcan International Limited | Cement for collector bar-carbon block joints of electrolytic cells |
| JPH02190872A (ja) * | 1988-12-16 | 1990-07-26 | Nippon Kentek Kaisha Ltd | 画像形成装置 |
| US5120478A (en) * | 1988-09-06 | 1992-06-09 | Alcan International Limited | Cement for collector bar-carbon block joints of electrolytic cells |
| US5280063A (en) * | 1992-04-17 | 1994-01-18 | Ucar Carbon Technology Corporation | Room temperature setting carbonaceous cement |
| US5550176A (en) * | 1992-04-17 | 1996-08-27 | Ucar Carbon Technology Corporation | Room temperature setting carbonaceous cement with increased electrical conductivity and flexural strength |
| WO1999019389A1 (en) * | 1997-10-14 | 1999-04-22 | Cytec Technology Corp. | Conductive thermoset molding composition and method for producing same |
| CN103484896A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-01 | 河南科技大学 | 一种电解铝用低成本碳素阳极及其制备方法 |
| CN109400163A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-03-01 | 山东圣泉新材料股份有限公司 | 一种炭素阳极及其制备方法和应用 |
-
1981
- 1981-12-08 JP JP56196293A patent/JPS5898378A/ja active Granted
Cited By (13)
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| US4915874A (en) * | 1986-08-20 | 1990-04-10 | Alcan International Limited | Cement for collector bar-carbon block joints of electrolytic cells |
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| US5280063A (en) * | 1992-04-17 | 1994-01-18 | Ucar Carbon Technology Corporation | Room temperature setting carbonaceous cement |
| WO1999019389A1 (en) * | 1997-10-14 | 1999-04-22 | Cytec Technology Corp. | Conductive thermoset molding composition and method for producing same |
| AU757196B2 (en) * | 1997-10-14 | 2003-02-06 | Cytec Technology Corp. | Conductive thermoset molding composition and method for producing same |
| CN103484896A (zh) * | 2013-10-11 | 2014-01-01 | 河南科技大学 | 一种电解铝用低成本碳素阳极及其制备方法 |
| CN103484896B (zh) * | 2013-10-11 | 2015-10-28 | 河南科技大学 | 一种电解铝用低成本碳素阳极及其制备方法 |
| CN109400163A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-03-01 | 山东圣泉新材料股份有限公司 | 一种炭素阳极及其制备方法和应用 |
| CN109400163B (zh) * | 2018-12-30 | 2020-02-04 | 山东圣泉新材料股份有限公司 | 一种炭素阳极及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6357509B2 (ja) | 1988-11-11 |
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