(57)【要約】      （修正有）【課題】アーク炉等で使用するための高い酸化耐性を有する黒鉛電極を提供する。【解決手段】軸方向及び径方向を有するとともに、径方向外表面及び軸方向に対向した二つの端部を有する本体と、径方向外表面２４に沿って設けられ、一方の端部から他方の端部に延びる溝３０と、径方向外表面の少なくとも大半の周りに配置された剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシート２６と、を有する黒鉛電極であって、シートの一部分が溝内に配置され、該一部分の密度が０．５ｇ／ｃｃよりも小さい。【選択図】図６ｂ【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸方向及び径方向を有する黒鉛本体を備えた黒鉛電極において、前記黒鉛本体は径方向外表面を有し、該径方向外表面にはテクスチャード加工部が設けられ、前記テクスチャード加工部は、該テクスチャード加工部に与えられた水滴が１０秒後に９０°より小さい接触角を示すよう構成されていることを特徴とする黒鉛電極。
【請求項２】
前記テクスチャード加工部が、エッチングされた表面、研磨された表面、機械加工された表面及びサンドペーパーで研磨された表面のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の黒鉛電極。
【請求項３】
前記テクスチャード加工部の表面粗さが約３５マイクロインチよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の黒鉛電極。
【請求項４】
軸方向及び径方向を有するとともに径方向外表面を有する黒鉛本体と、前記黒鉛電極の前記径方向外表面の少なくとも大半の周りに配置された一以上の黒鉛マットの層と、を備えたことを特徴とする黒鉛電極。
【請求項５】
前記黒鉛マットの層の厚さが、前記黒鉛本体の外径の約１／３よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項６】
前記径方向外表面が付着表面処理を含むことを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項７】
前記黒鉛マットと前記電極本体の前記径方向外表面との間に配置された接着剤を備えることを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項８】
前記電極本体の前記径方向外表面上に配置された酸化防止剤粉末を備えることを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項９】
前記黒鉛マットが抗酸化剤を含むことを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項１０】
前記黒鉛マットの密度が、前記黒鉛マットの二以上の領域において約０．５ｇ／ｃｃよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項１１】
軸方向及び径方向を有するとともに外表面を有する黒鉛本体において、前記黒鉛本体が、該黒鉛本体の前記外表面に接着された複数の剥離黒鉛粒子を含み、これにより前記剥離黒鉛粒子が前記外表面の少なくとも大部分を覆うことを特徴とする黒鉛本体。
【請求項１２】
軸方向及び径方向を有するとともに径方向外表面を有する円筒状の黒鉛本体が設けられた黒鉛電極において、前記径方向外表面がテクスチャード加工部を含み、前記テクスチャード加工部の表面粗さが少なくとも約３５マイクロインチよりも小さいことを特徴とする黒鉛電極。
【請求項１３】
軸方向及び径方向を有する黒鉛本体を備えた黒鉛電極において、前記黒鉛本体は径方向外表面を有し、該径方向外表面にはテクスチャード加工部が設けられ、前記テクスチャード加工部は、該テクスチャード加工部に与えられた水滴が、水滴が与えられてから３０秒後に、元の体積の少なくとも５０％となるよう構成されていることを特徴とする黒鉛電極。
【請求項１４】
黒鉛本体を有する黒鉛製品において、前記黒鉛本体が、押出成形黒鉛、イソモールド黒鉛、成形黒鉛、微粒子黒鉛、超微粒子黒鉛、極超微粒子黒鉛及びそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも一つから形成され、前記黒鉛本体が、一以上の外表面を有し、前記外表面のうちの一以上がフレキシブル黒鉛マットで覆われていることを特徴とする黒鉛製品。
【請求項１５】
前記黒鉛本体のガス透過率が約０．０１ダルシーよりも小さいことを特徴とする請求項１４に記載の黒鉛製品。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、例えば黒鉛電極などの黒鉛製品に関し、特に黒鉛の向上した酸化耐性に関する。より具体的には、本考案は、黒鉛電極などの黒鉛製品の酸化を例えば黒鉛電極をアーク炉で使用するなどの黒鉛製品の使用中に低減させるユニークな方法に関係する。
【背景技術】
【０００２】
黒鉛電極は、鉄鋼産業において、鋼の製造に用いられる金属及び他の材料を電熱炉内で溶かすために使用される。金属を溶かすのに必要な熱は、一又は複数、一般的に三つ、の電極に電流を流して電極と金属の間にアーク放電を生じさせることにより発生する。たいていの場合５００，０００アンペアを超える電流が用いられる。得られる高い温度によって金属及び他の材料が溶かされる。通常、製鋼炉に使用される各電極は電極柱で構成され、即ち一つの柱を形成するために一連の別個の電極が結合されている。このようにして、熱処理中に電極が劣化するにつれて補充電極が柱に結合されて製鋼炉内に伸びる柱の長さが維持される。
【０００３】
金属の溶融は、スクラップ金属、電極柱の先端及び金属の間のアーク放電によって引き起こすことができる。アーク放電を発生させる一環として電極柱内で電流がためられ、ためられる電流に加えて、電流が蓄積されるにつれ電極柱内の熱も増大する。また熱はスクラップ金属の溶融槽から発生させてもよい。さらに、アーク放電自体が電極の先端付近で大量の熱を発生させる。この熱の増大によって電極柱の先端の温度は３０００℃以上になる。
【０００４】
大抵の加熱炉は電気の使用に加えて槽への化学物質の使用を含み、そのような使用に含まれる典型的な化学成分は例えば酸素であるがこれに限定されない。酸化気体の存在下で電極柱の先端が上記温度のとき、加熱炉内の電極柱の周りに酸化環境が生じる傾向がある。
【考案の概要】
【０００５】
本考案の一実施形態は黒鉛電極を含む。電極は軸方向及び径方向を有する黒鉛本体を含む。黒鉛本体は径方向外表面を有する。本実施形態において、好ましくは外表面の大半が軸方向にテクスチャード加工表面を有する。この表面は、水をテクスチャード加工表面に適用した際に、水が、室温が約２５℃又はその周辺の温度の制御条件下で１０秒後に測定した時に、わずか９０°の接触角を有する水滴を少なくとも一滴示すよう、テクスチャード加工されている。
【０００６】
本考案の別の実施形態は、軸方向及び径方向を有する黒鉛本体を備えた黒鉛電極を含む。黒鉛本体は径方向外表面を有する。径方向外表面はテクスチャード加工部を含み、テクスチャード加工部は表面粗さが約３５マイクロインチより小さい。
【０００７】
本考案の別の実施形態は、軸方向及び径方向を有する黒鉛本体を備えた黒鉛電極を含む。黒鉛本体は径方向外表面を有する。径方向外表面は、テクスチャード加工部に水滴を与えたときに、水滴が３０秒後に元の体積の少なくとも５０パーセントとなるよう、テクスチャード加工される。
【０００８】
本考案の別の実施形態は、軸方向及び径方向を有する黒鉛本体を備えた黒鉛電極を含む。黒鉛本体は径方向外表面を有する。電極は、電極の径方向外表面の少なくとも大半に巻き付けられた少なくとも一層のフレキシブル黒鉛シートを含む。
【０００９】
本考案のさらなる実施形態は、軸方向及び径方向を有するとともに径方向外表面を有する黒鉛本体を備えた黒鉛電極を含む。本実施形態においては、剥離黒鉛粒子の塊は、該塊を構成する粒子が電極の径方向外表面の少なくともかなりの部分に沿って実質的に配置されるような向きで、電極の径方向外表面に付着される。
【００１０】
本考案のさらなる実施形態は、軸方向及び径方向を有する黒鉛本体を備えた黒鉛電極を含む。黒鉛本体は径方向外表面を有し、該径方向外表面は、水を径方向外表面に与えた際に径方向外表面が親水性を示し黒鉛本体が疎水性を示すよう修正されている。
【００１１】
上述した電極の実施形態に加えて、本明細書には、フレキシブル黒鉛マットによって覆われた外部表面を有する黒鉛製品が開示される。黒鉛マットは密度が０．５ｇ／ｃｃ以下の一以上の部分を有する。本明細書において考慮される黒鉛本体の種類は、押出成形黒鉛、イソモールド(isomolded)黒鉛、成形黒鉛、微粒子黒鉛（平均粒径が５０ミクロンより小さいもの）、超微粒子黒鉛（平均粒径が１０ミクロンより小さいもの）、極超微粒子黒鉛（平均粒径が５ミクロンより小さいもの）及びそれらの組合せを少なくとも含む。
【００１２】
さらに、水が電極を伝うことを促進する表面を有する電極の実施形態が開示される。ある特定の実施形態において、電極は化学的処理を介して設けられた疎水性の表面を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電極の部分切断側面図である。
【図２】テクスチャード加工表面及び従来の表面の両方を有する電極の斜視図である。
【図３】水滴と接触角を示す側面図である。
【図４】フレキシブル黒鉛シェルを有する電極の斜視図である。
【図５】図４の５−５線に沿った断面図である。
【図６ａ】本明細書に記載の実施形態に基づく電極の製造工程を示す。
【図６ｂ】本明細書に記載の実施形態に基づく電極の製造工程を示す。
【図７ａ】本明細書に記載の電極の実施形態に追加可能な特徴の部分代替実施形態を示す。
【図７ｂ】本明細書に記載の電極の実施形態に追加可能な特徴の部分代替実施形態を示す。
【図８】電極の径方向外表面上に酸化防止コーティングを有する電極の斜視図である。
【図９】時間に対するパーセンテージ水体積を示すグラフである。
【図１０】剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートの実施形態の側面図である。
【図１１】剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートの第二実施形態の側面略図である。
【図１２】本明細書に開示される実施形態に基づくテクスチャード加工された外表面を有する電極の外表面の一部を示す部分図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
黒鉛電極はまずか焼コークス、ピッチ及び任意的にメソフェーズピッチ又はＰＡＮ系カーボンファイバーを含む粒子状物質画分を混合してストック混合物を得ることによって製造される。具体的には、破砕され、ある大きさに成形されそして粉砕されたか焼石油コークスをコールタールピッチバインダと混ぜて混合物を形成する。か焼コークスの粒径は製品の最終用途に応じて選択されるが、これは当該分野の技術の範囲内である。通常、平均粒径が約２５ミリメートル（ｍｍ）以下の粒子が混合に用いられる。粒子状物質画分は好ましくはコークス粉末を含む粒径の小さいフィラーを含む。粒径の小さいフィラーに組み込むことができるその他の添加材は、パッフィング（コークス粒子内での硫黄と炭素の結合からの硫黄の解放に起因する）を抑制するための酸化鉄、コークス及び混合物の押出を容易にするための油又はその他の潤滑油を含む。
【００１５】
カーボンファイバー（使用時）は、好ましくは、か焼コークス１００重量部あたりカーボンファイバー約０．５から約６重量部、又は合計混合物構成要素（バインダを除く）の約０．４から約５．５重量パーセントの程度で存在する。好ましいファイバーは、平均粒径が約６から約１５ミクロンであり、長さが好ましくは約４ｍｍから約２５ｍｍで最も好ましくは約３２ｍｍより短い。
【００１６】
任意的に、ファイバーは、粒子状物質画分とピッチとの混合の開始後に添加してもよい。実際、別の実施形態では、ファイバーを混合サイクルの少なくとも約半分が終了した後に添加することができ、さらなるファイバーを少なくとも約四分の三が終了した後に添加することができる。例えば、粒子状物質画分とピッチの混合が二時間かかる場合（即ち混合サイクルが二時間）、ファイバーは、混合の一時間後あるいは九十分後に添加してもよい。混合開始後にファイバーを添加することによって、ファイバーの長さ（混合過程で短くなる可能性がある）が保たれ、これによりファイバーを含有することの有益な効果、これはファイバーの長さに直接関係すると考えられる、が保たれる。
【００１７】
上述したように、粒子状物質画分は粒径の小さいフィラーを含むことができる（本明細書において小さいとはか焼コークスの粒径との比較で用いられ、か焼コークスの粒径は大半の画分が２５ｍｍメッシュスクリーンを通過するが０．２５ｍｍメッシュスクリーンは通過しないような粒径であり、また従来採用されているフィラーとの比較で用いられる）。より具体的には、粒径の小さいフィラーは少なくとも約７５％コークス粉末を有し、これが意味するものは約７５％以上でより有利には約９０％以下が７４ミクロンと同等の２００タイラーメッシュスクリーンを通過するような粒径を有するコークスである。
【００１８】
粒径の小さいフィラーはさらに酸化鉄などのパッフィング抑制剤のようなその他の添加物を約０．５％以上約２５％以下含むことができる。再度になるが、添加物もまた従来使用されているものよりも小さい粒径のものを用いてもよい。例えば、酸化鉄を含む場合、酸化鉄粒子の平均粒径は約１０ミクロンよりも小さいべきである。用いてもよい別の追加の添加物は、平均粒径が約１０ミクロンより小さい石油コークス粉末であって、製品の孔を埋めるために添加されることによって使用されるピッチバインダの量をより良く制御することを可能とする。粒径の小さいフィラーは、粒子状物質画分の約３０％以上及び約５０％又は６５％含むべきである。
【００１９】
粒子状物質画分とピッチバインダなどの混合物を準備した後、本体が、型を用いた押出によって形成（又は成形）されて又は従来の成形金型によって形成されて、グリーンストックといわれるものが作られる。成形は、押出成形によるものでも金型成形によるものでも、通常約１００℃以上のピッチの軟化温度に近い温度で実施される。型又は金型によって、実質的に最終の形状及び寸法の製品を形成することができるが、ただし最低限でも糸状などの構造を提供するには完成品の機械加工が通常必要となる。グリーンストックの寸法はさまざまであってよく、電極については直径は約２２０ｍｍから９００ｍｍの間でさまざまである。
【００２０】
押出成形の後、グリーンストックは約７００℃から約１１００℃、より好ましくは約８００℃から約１０００℃の温度で焼かれて熱処理され、ピッチバインダが固体ピッチコークスに炭化されて、製品の形状の永続性、高機械強度、良好な熱伝導率及び比較的低い電気抵抗が与えられ、炭化ストックが形成される。グリーンストックは酸化を防ぐために空気が比較的存在しない環境下で焼かれる。焼き付けは、最終温度まで毎時約１℃から約５℃の上昇の速度で実施される。焼き付け後、炭化ストックは、ストックの空いた孔内に追加のコークスを沈着させるために、コールタール又は石油ピッチ又は当該業界で周知のその他の種類のピッチ又は樹脂で一回以上含浸される。各含浸の後、追加の焼き付け工程が実施される。
【００２１】
焼き付け処理後、炭化ストックが黒鉛化される。黒鉛化は、約２５００℃から３４００℃の最終温度で、コークス及びピッチコークスバインダ内の炭素原子が低い配向状態から黒鉛の結晶構造へと変わるのに十分な時間、熱処理することで行われる。有利には、黒鉛化は、炭化ストックを、約２７００℃以上、より有利には約２７００℃から約３２００℃の温度に維持することによって実施される。これらの温度において、炭素以外の元素が揮発し蒸気として逃げる。本明細書に開示されたプロセスを用いて電極を黒鉛温度に維持するために必要とされる時間は約１８時間を超えてはならず、場合によっては１２時間を超えてはならない。また別の場合、黒鉛化は約１．５時間から約８時間でもよい。黒鉛化が終了すると、完成した電極本体はある寸法に切断され、その後機械加工される又はさもなければ最終形状に形成される。
【００２２】
ここで図１を参照すると、黒鉛電極が参照符号１０によって全体的に示されている。電極１０は、好ましくは上記の方法に基づいて形成された黒鉛から構成された本体１２を含む。本体１２は、矢印Ａによって示される軸方向及び矢印Ｒによって示される径方向を有する全体的に円筒形状である。本体１２は、径方向外表面１４及び対向する端面１５を含む。端面１５は通常一つの電極を別の電極に連結する手段を提供するのに用いられ、したがって外表面１４と同じ酸化状態にはさらされない。
【００２３】
図２に示すように、一実施形態によれば、外表面１４はテクスチャード加工部１６及び非テクスチャード加工部１８を有してもよい。一実施形態によれば、径方向外表面１４の大半はテクスチャード加工されている。さらに別の実施形態によれば、径方向外表面１４の実質的に全ての部分がテクスチャード加工されている。さらなる実施形態によれば、テクスチャード加工部１６は、水をテクスチャード加工表面に与えたときに水がわずか９０°の接触角を有する水滴を一滴以上示すように構成された表面を有する。さらに別の実施形態において接触角はわずか８５°でもよい。好ましくは接触角は９０°より小さく０°より大きな任意の角度でもよい。
【００２４】
別の実施例によれば、テクスチャード加工部１６は、テクスチャード加工表面に水滴を与えたときに、３０秒後の水滴の体積が元の体積の少なくとも５０パーセントとなるような表面を有する。さらなる実施形態では、３０秒後の水滴の体積は元の体積の少なくとも７０パーセントである。さらに別の実施形態では、３０秒後の水滴の体積は元の体積の少なくとも８０パーセントである。さらに別の実施形態によれば、４０秒後の水滴の体積は元の体積の少なくとも４０パーセントである。さらに別の実施形態では、４０秒後の水滴の体積は元の水滴の体積の少なくとも５０パーセントである。さらに別の実施形態によれば、４０秒後の水滴の体積は元の水滴の体積の少なくとも６０パーセントである。さらに別の実施形態によれば、９０秒後の水滴の体積は元の体積の少なくとも２０パーセントである。さらに別の実施形態によれば、９０秒後の水滴の体積は元の水滴の体積の少なくとも５０パーセントである。さらに別の実施形態によれば、９０秒後の水滴の体積は元の水滴の体積の少なくとも７０パーセントである。体積変化を測定する条件は、約２５℃の室温で、相対的な湿度が約５０％以下とすることができる。別の実施形態では上記性質は環境条件にて測定される。
【００２５】
ここで図３を参照すると、接触角θは、液体、気体及び固体が交わる三相境界における液体（Ｌ）によって形成される角度である。接触角θは、気体と液体の間、液体と固体の間及び気体と固体の間の界面張力に依存する。接触角θは、例えば、水滴が球状又は楕円体の形状又はユング−ラプラス方程式に適合するという仮定を用いて水滴の接触角を測定するゴニオメーターによって測定してもよい。一実施例によれば、接触角は約２５℃で測定される。
【００２６】
テクスチャード加工部１６を作成するのに用いられる技法は、エッチング、研磨、機械加工、バフ研磨、サンドペーパーによる研磨及びそれらの組合せのうちの少なくとも一つを含む。特定の好ましい実施形態においては、テクスチャード加工部１６は、軸方向に柱を伝う水の流れを促進するために研磨によってテクスチャード加工される。別の実施形態では、軸方向にテクスチャー加工を適用してもよい。例えば、研磨又はサンドペーパーによる研磨の動作を径方向外表面に沿って軸方向に適用してもよい。
【００２７】
さらなる技法を用いてテクスチャード加工部１６を作成してもよい。別の実施形態において、電極１０の外表面１４を削るために道具を用いてもよい。表面１４は、電極１０の上部として指定された端面から電極の底部として指定された端面へと軸方向に削られる。電極の上部及び底部は、電極が電極柱の一部として使用される際に電極がどのような方向に向いているかに関係する。一実施形態では、削り加工は、図１２に示すように下方方向に伸びる歯を用いて表面１４に沿ってぎざぎざの木目柄を形成してもよい。
【００２８】
別の実施形態において、表面１４は、電極１０が電極柱の一部として用いられているときに電極１０の表面１４を伝う液体の流れを促進するように削られてもよい。さらに、表面１４は、電極１０の表面１４を伝う水の流れ又は／及び水が電極１０の表面を移動する速度を増加するように削られてもよい。
【００２９】
上述したようにまた本明細書に記載するように、冷却液の単なる実施例として水が用いられる。開示された実施形態は冷却液として水を使用することには限定されない。水以外の他の液体を冷却液として用いてもよく、又は水を他の化合物とともに用いてもよい。例えば、水などの冷却液は界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤の例として石鹸が挙げられる。
【００３０】
別のさらなる実施形態では、電極１０のテクスチャード加工部１６は、電極１０の表面１４に化学物質を用いることによって形成される。本実施形態の一つの側面において、化学物質は黒鉛化可能なカーボンセメントでもよい。別の特定の実施形態では、化学物質はピッチでもよい。例示的なピッチは、含浸ピッチ、バインダピッチ又はその他の任意の種類の黒鉛化可能なピッチでもよい。化学物質のこれらの各種実施形態は、これらの任意の組合せで使用してもよい。化学物質は、化学薬品の槽内に電極１０を浸す若しくは転がすことにより又は含浸処理によりぬれ過程で適用されてもよい。表面１４に化学薬品を適用する前に電極１０を黒鉛化することが好ましい。任意的に、化学薬品の適用の前に電極１０に連結技術を機械加工してもしなくてもよい。ある一実施形態では、電極１０は化学薬品の適用前に所望の密度を示した。
【００３１】
上述した実施形態の化学物質は、ピッチ又はカーボンセメントに限定されない。任意の疎水性材料を化学物質として使用してもよい。
【００３２】
本実施形態の好ましい例において、化学物質が電極１０の表面１４に適用されて化学物質が任意的に硬化された後、特定の化学物質について適切な場合には電極１０の表面１４はこれ以上処理されない。例えば本実施形態において、化学物質がピッチである場合、ピッチを用いて処理された表面１４を電極１０と共に使用する前に、電極１０に対して、電極柱に電極１０を追加する前にピッチを炭化しかねない加熱工程を施さないことが好ましい。
【００３３】
別の実施形態において、テクスチャード加工部１６の表面粗さは約３５マイクロインチよりも小さくてもよく、さらなる実施形態では約３０マイクロインチより小さくてもよく、追加的な実施形態では約２５マイクロインチよりも小さくてもよく、そして別の実施形態では２０マイクロインチよりも小さくてもよい。ある実施形態では、テクスチャード加工部１６の表面粗さは約１５マイクロインチ以下でもよい。
【００３４】  表面粗さを測定するために（公序良俗違反につき、不掲載）表面粗さ測定器（以下、「測定器」という）を用いてもよい。一つの実施形態において、表面粗さは、テクスチャード加工部１６上の複数の位置上で測定器を用いて決定される。一実施形態において、測定器は、表面粗さを計算するために二乗平均平方根（以下、「ＲＭＳ」という）アルゴリズムを用いてもよい。しかしながら、任意の適切なアルゴリズムを用いて表面粗さを計算してもよい。そのようなアルゴリズムについて限定を意図しない別の例は算術平均である。
【００３５】
冷却液については、冷却液であるＡ．Ｋ．Ａ．水を、電極１０の表面１４に任意の好ましい方法で与えてもよい。一実施形態において、表面１４上の周りの複数の箇所、通常四（４）つ以上の箇所に、液体をスプレーする。さらなる実施形態において、電極１０に冷却液を適用するために噴霧ノズルを用いてもよい。別の実施形態において、電極１０に冷却液をミスト様式又は送風機のような様式で適用してもよい。
【００３６】
ここで図４及び図５を参照すると、別の実施形態に基づく電極２０が示されている。電極２０は、軸方向（Ａ）及び径方向（Ｒ）を有する黒鉛本体２２を含む。黒鉛本体２２は、径方向外表面２４及び対向する端面２５を含む。テクスチャード加工部の代わりにあるいはテクスチャード加工部と共に、電極２０は、電極２０の径方向外表面の少なくとも大半の周りに配置された一以上のフレキシブル黒鉛層２６を含む。一実施形態によれば、（複数の）フレキシブル黒鉛層は、単一のフレキシブル黒鉛シートから形成されてもよい。別の実施形態によれば、（複数の）フレキシブル黒鉛層は、複数のフレキシブル黒鉛シートから形成されてもよい。
【００３７】  複数のフレキシブル黒鉛シートを含む実施形態において、フレキシブル黒鉛シートは、同じ出発材料から又は異なる出発材料から形成されてもよい。一実施形態において、フレキシブル黒鉛シートは、天然黒鉛の剥離粒子からなる圧縮された及び／又はカレンダー加工された塊から形成されてもよい。フレキシブル黒鉛を作成するための技法の一例は、参照することにより全体が本明細書に盛り込まれる米国特許第３４０４０６１号に開示されている。別の実施形態において、フレキシブル黒鉛シートは、参照することにより全体が本明細書に盛り込まれる米国特許第５０９１０２５号に記載されるようなポリイミドフィルムから作成することができる。上述した種類のフレキシブル黒鉛は組み合わせて一緒に用いることができる。天然黒鉛のインターカレート及び剥離粒子からなる上記のフレキシブル黒鉛の情報源は（公序良俗違反につき、不掲載）である。任意的に、（複数の）黒鉛層２６は一以上の黒鉛層に組み込まれた酸化防止剤を含んでもよい。シートの製造中に、そのようなシートに酸化防止剤を組み込んでもよい。
【００３８】
ここで、図６ａ及び図６ｂを参照すると、電極２０は以下のようにして作成される。図６ａに示すように、黒鉛本体２２は、上記の方法に基づいて作成される。黒鉛本体２２が作成された後、一方又は両方の端面２５に連結要素２１を機械加工してもよい。ソケット（図示される）又はタング(tang)などの任意の周知の連結技術を、黒鉛本体２２の端面２５内に機械加工してもよい。
【００３９】
任意的に、電極本体２２へのフレキシブル黒鉛２６の付着を促進するために、径方向外表面２４に表面付着処理を施してもよい。図６ａに示すように、表面付着処理は、電極２０の外表面２４に切り込みされた一以上のスラット(slat)３０（図７ａ参照）を含む。スラット３０は、全体的に断面が細長いＵ字形状であり、軸方向、周方向又は螺旋状に伸びてもよい。好ましくは、スラット３０は、層２６が配置される径方向外表面２４の全体に沿って配置される。より好ましくはスラット３０と層２６の両方が径方向外表面２４の少なくとも大半に沿って配置され、より好ましくは径方向外表面２４の実質的に全体に配置される。
【００４０】
図７ｂに示すように、スラット３０はダブテイルカットでもよい。ダブテイルカットは、例えば、６０度で、１／８インチかける０．０５５インチで、各側面に四つであってもよい。別の実施形態では、ダブテイルは、３／１６インチかける０．０９０インチでもよい。さらに別の実施形態では、ダブテイルは３／１６インチかける０．０５５インチでもよい。ダブテイルカットは特定の寸法に限定されない。さらに、表面付着処理は、図７ａ及び図７ｂに図示される形状に限定されない。外表面２４への層２６の付着を促進するために用いることができる任意の形状を用いてもよい。さらに、形状及び切断パターンの任意の組合せを用いてもよい。例えば、複数のスラット３０が等間隔で配置されて軸方向に切り込まれてもよく又は複数のスラット３０が等間隔で配置されて螺旋方向に切り込まれてもよい。
【００４１】
別の実施形態では、電極２０の外表面２４は複数のスロットを有する。一以上のスロット、場合によっては全てのスロットは、黒鉛シート２６が電極２０の外表面２４に機械的に係止するよう設計されている。
【００４２】
一実施形態では、スロット又は溝などの深さは約０．００５”以上であり、任意的には、スロット又は溝などの深さはわずか０．２５０”である。さらなる実施形態においては、スロット又は溝などの深さは電極２０の半径のわずか約０．０６％から約２．５％である。電極２０に適用される場合、マット２６の厚さは約１／３２”以上でもよく、好ましくは約１／１６”以上であり、より好ましくは約１／８”以上であり、さらに好ましくは約１／４”以上である。一実施形態において、スロットの深さに関して、電極２０上のマット２６の厚さはスロットの深さの１２．５％から５０００％に及ぶ。
【００４３】
上述した任意の実施形態の上記スラット、スロット又は溝などのうちの任意のもの又は全てが、螺旋状に、長手方向に、実質的に鉛直に、実質的に平行に、表面２４の非湾曲状に、又はこれらの任意の組合せで、設けられてもよい。あるいは、実施形態が螺旋状にスラット、スロット又は溝などを含む場合、電極２０は、そのようなスラット、スロット又は溝を一（１）つ又は一（１）つ以上含んでもよい。一実施形態では、スロット３０の数は、電極３０の表面２４の周囲のリニアインチ毎にわずか四（４）つである。表面２４の別の実施形態は、電極２０の表面２４の周囲の三（３）リニアインチ毎に一（１）つのスロット３０を含んでもよい。さらなる実施形態において、電極２０の周囲のスロット３０の数は均一でもよく又は変動してもよい。さらなる実施形態では、隣接するスロット３０間の距離は均一でもよく又は変動してもよい。特定の実施形態において隣接するスロット３０間の距離はわずか約１／４”であり約３”以下である。
【００４４】
任意的な表面付着処理の後、フレキシブル黒鉛２６の適用前に、径方向外表面２４に接着剤を適用してもよい。本明細書において接着剤は一般的な意味で用いられる。本明細書において、接着剤はカーボン及び／又は黒鉛ブロック同士を結合させるのに用いられるセメントを含んでもよい。好ましくは、接着剤は、炭化可能及びさらに黒鉛化可能である。あるいは、接着剤は充填された接着剤である。フィラーの好ましい種類の例は炭素粒子及び／又は黒鉛粒子を含む。図示しないさらなる実施形態において、接着剤の適用前又は適用後に、電極２０の径方向外表面２４に酸化防止剤を適用してもよい。一実施形態において酸化防止剤は粉末状でもよい。適切な酸化防止剤の限定を意図しない例は、リン酸塩、炭化ケイ素、窒化ホウ素、炭化チタン、二酸化チタン、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、酸化マグネシウム、ケイ化モリブデン及びこれらの組合せを少なくとも含む。
【００４５】
ここで図６ｂを参照すると、表面付着処理及び／又は接着剤の適用後、フレキシブル黒鉛層２６を電極２０の径方向外表面２４に適用してもよい。上述のように、酸化防止剤の使用が望ましい場合、酸化防止剤を、一以上のフレキシブル黒鉛シート２６の中に組み込んでもよい及び／又は外表面２４に適用してもよい。
【００４６】
電極２０の一実施形態において、フレキシブル黒鉛２６の全体の厚さは電極２０の直径のわずか約三分の一（１／３）である。さらなる実施形態において、フレキシブル黒鉛２６の厚さはわずか約二インチ（２”）である。好ましくは、各フレキシブル黒鉛シートの密度は、わずか約２．０ｇ／ｃｃ以下であり、より好ましくはわずか約１．６ｇ／ｃｃ以下であり、さらにより好ましくはわずか１．２ｇ／ｃｃである。さらなる実施形態では、シートの密度は約１．０ｇ／ｃｃ以下である。
【００４７】
別の特定の実施形態では、一以上最大全ての黒鉛マットのシートの厚さが、わずか１／２”であり、さらなる実施形態ではわずか１／３”であり、よりさらなる実施形態ではわずか１／４”である。
【００４８】
追加の実施形態においては、一以上最大全ての黒鉛マットのシートが、密度がわずか０．５ｇ／ｃｃ、さらにわずか０．４５ｇ／ｃｃ、よりさらにわずか０．４ｇ／ｃｃ、よりさらにわずか０．３ｇ／ｃｃ、そしてさらにわずか０．２ｇ／ｃｃである一以上のシート部分を有する。さらなる実施形態では、黒鉛マットは、密度がわずか０．５ｇ／ｃｃ、好ましくは０．５ｇ／ｃｃ未満、より好ましくは０．４ｇ／ｃｃ未満である少なくとも複数の部分を含む。ある実施形態では、少なくとも黒鉛マットを電極２０に適用する前に、黒鉛マットの少なくとも大半、全体でない場合、が、密度が０．５ｇ／ｃｃ以下であり、好ましくは０．４ｇ／ｃｃ以下である。上記の密度の数字は単なる例であり、本明細書に開示される例の間の全ての数字が開示されていると考えるべきである。
【００４９】
黒鉛マットのシートを複数用いる任意の特定の実施形態について、用いられる各シートの密度は、上記の実施形態の任意の組合せと適合又は一致する。
【００５０】
特に好ましい実施形態において、黒鉛マット（Ａ．Ｋ．Ａシート）は、電極本体２０の上に外側保護層を形成する低密度の黒鉛シートである。この実施形態では、低密度黒鉛マットの密度は、一以上の部分、好ましくはシート全体において０．５ｇ／ｃｃ以下である。より好ましい実施形態では、低密度黒鉛シートの密度は０．２ｇ／ｃｃ以下である。さらに他の実施形態では、低密度黒鉛シートの密度は０．１ｇ／ｃｃ以下である。さらに他の実施形態では、低密度黒鉛シートの密度は０．０５から０．３ｇ／ｃｃである。他の実施形態では、低密度黒鉛シートの密度は０．１から０．２ｇ／ｃｃである。一実施形態において、低密度黒鉛シートは厚さが３／４”インチ未満である。別の実施形態では、低密度黒鉛シートの厚さは１／２”インチ未満である。一実施形態では低密度黒鉛シートの厚さは１／４”から３／４”インチの間である。別の実施形態では、低密度黒鉛シートは厚さが０．４から０．６インチの間である。特に好ましい実施形態では、低密度黒鉛シートは厚さが約１／２”であり密度が約０．１ｇ／ｃｃである。
【００５１】
さらなる実施形態において、上述した黒鉛マットは、密度がわずか約０．４ｇ／ｃｃでもよい。限定を意図しない例は、密度の下限が少なくとも約０．０５ｇ／ｃｃ、さらにわずか０．１ｇ／ｃｃであってもよい。０．４ｇ／ｃｃから０．０５ｇ／ｃｃの間の密度を用いて開示された実施形態を実施してもよい。そのような密度の例は、０．３８ｇ／ｃｃ以下、０．３５ｇ／ｃｃ以下、０．２８ｇ／ｃｃ以下、０．２４ｇ／ｃｃ以下、０．１８ｇ／ｃｃ以下及び０．１５ｇ／ｃｃ以下である。
【００５２】
上記の低密度黒鉛シートは圧縮可能かつ変形可能であるという特徴を有する。したがって、上記の密度及び厚さは、黒鉛電極に適用する前の物性／寸法の例である。一実施形態において、低密度黒鉛シートは黒鉛本体２０上に押し付けられる。したがって、黒鉛本体２０への取り付け中、低密度黒鉛シートは変形するとともに圧縮される。一実施例において、低密度黒鉛シートは元の厚さの半分以下に圧縮される。他の実施形態において、低密度黒鉛シートは元の厚さの１／４以下に圧縮される。別の実施形態では、低密度黒鉛シートは最も厚い箇所において元の厚さの１／８以下に圧縮される。低密度黒鉛シートが電極の上に押し付けられると、密度が増大する。したがって、一実施形態において、電極本体２０上で圧縮された後、低密度黒鉛シートの密度は元の密度の二倍となる。別の実施形態では、電極本体２０上で圧縮された後、低密度黒鉛シートの密度は元の密度の四倍となる。さらに別の実施形態では、電極本体上２０で圧縮された後、低密度黒鉛シートは元の密度の八倍となる。これらの又はその他の実施形態では、低密度黒鉛シートは、電極本体２０上で圧縮された後、該シートの少なくとも一部は密度がわずか約１．０ｇ／ｃｃとなる。他の実施形態では、圧縮されたマットの少なくとも一部は密度がわずか０．８ｇ／ｃｃであり、好ましくはわずか０．５ｇ／ｃｃである。さらに別の実施形態では、低密度黒鉛シートは電極本体２０上で圧縮された後に密度が０．４ｇ／ｃｃ以下となる。
【００５３】
上述したスラット、スロット又は溝はマット２６を電極本体２０に接着することを助けるのに用いられ、マット２６の密度は電極２０の周囲に沿ってさまざまであってもよい。例えば、スロットなどのなかに配置された黒鉛マットの部分は、マット２６が電極２０上に押し付けられた際に、前記スロットなどを含まない電極２０の外表面に沿って押し付けられたマット２６の部分よりも、低い密度を有する。
【００５４】
別の実施形態では、マット２６の密度は電極２０の周囲に押し付けられた時に変化する。そのような密度は均一に又はランダムに変化し得る。
【００５５】
このようにして、押し付けられた低密度黒鉛シートは変形して電極本体に固定される。当然ながら、電極本体２０が上記のスラット若しくはダブテイル３０又は他の表面特徴を含む場合、低密度黒鉛シートは少なくとも部分的にスラット３０内に進入する又は収容される。これにより、電極本体２０と低密度黒鉛シートとの間の機械的連結が向上する。これらの又はその他の実施形態において、低密度黒鉛シートと電極本体との間に接着剤を設けてもよい。さらに、酸化防止コーティングを黒鉛シートと電極本体２０との間にこれらを連結する前に設けてもよい。
【００５６】
シート２６についてのある実施形態において、シート２６の縁は、図１０に示すように、相欠きはぎ接合を有する。この実施形態において、電極２０上において別のシート２６の縁部と隣接することとなるシート２６の各縁部は、嵌め合い相欠きはぎ接合部を用いることによって互いに嵌合される。別の実施形態では、相欠き切り込みを用いる代わりに、図１１に示すように合わせ縁部同士が留められる。シート２６の隣接する縁部間にある任意の種類の接合部(spliced joint)が本明細書に記載された実施形態の範囲内に含まれる。さらに、縁部と嵌合するがその結果シート２６の厚さより厚い嵌合部分とはならないようなマット２６の縁部の任意の接合又は配置が、本明細書で定義される範囲内に含まれる。別の代替的な実施形態では、シート２６の隣接する縁部は互いに接合する。さらなる代替的な実施形態では、シート２６の縁部は互いに重なってもよい。
【００５７】
あるいは、上述した黒鉛マットを用いる代わりに黒鉛化ポリイミドのシートを用いてもよく、またあるいは黒鉛マットのシートと黒鉛化ポリイミドの組合せ又は黒鉛マットと黒鉛化ポリイミドシートの複合物を用いてもよい。
【００５８】
別の代替的な実施形態では、黒鉛電極本体２２の周囲に黒鉛マット２６を巻きつける代わりに、複数の剥離黒鉛粒子が電極の径方向外表面２４に沿って配置され、これにより剥離黒鉛層が形成される。一実施形態によれば、複数の剥離黒鉛粒子が電極本体２４に対して押し付けられて該粒子を電極本体に付着させて剥離黒鉛層を形成する。好ましくは、剥離黒鉛層は径方向外表面２４の少なくとも大部分を覆う。任意的に、電極２０は、電極の径方向外表面２４上に酸化防止層を含んでもよい。代替的な実施形態では、酸化防止剤はシート２６に組み込まれる又は径方向外表面２４に適用される粒子のベッドに組み込まれる。酸化防止剤に加えて又はその代わりに、界面活性剤をシート２６又は径方向外表面２４に適用される粒子のベッドに組み込んでもよい。
【００５９】
酸化防止剤に関係して、別の実施形態では、電極２０の表面２４の周囲に、交互に、酸化防止剤の表面と黒鉛マット２６のシート又はその逆を用いてもよい。一実施形態において、黒鉛マット２６のシートが電極２０の表面２４に適用される。その後、酸化防止剤層をシート２６の外表面に適用してもよい。シート２６及び酸化防止剤層の適用は、ユーザの希望に沿って何度でも繰り返してよい。本実施形態の変形として、酸化防止剤層は、最初にシート２６の代わりに適用してもよく、その後シート２６を適用してもよい。このバリエーションとして、酸化防止剤層及びシート２６もまた希望に沿って何度でも繰り返してよい。
【００６０】
当然のことながら、電極２０の直径を増大させるために、電極コア２２に剥離黒鉛及び／又はフレキシブル黒鉛層を追加することができる。例えば、直径２６インチの黒鉛電極本体２２を用い、二インチの剥離黒鉛層及び／又は黒鉛マット２６を適用することによって、直径３０インチの電極を作成してもよい。別の例では、直径３２インチ以上の電極を作成するために、直径３０インチの黒鉛電極本体２２を用い、十分な数の層を追加して複合製品の全体的な直径を所望量まで、この場合直径３２インチまで増大させてもよい。このようにして得られる電極の寸法の範囲を拡大してもよい。
【００６１】
ここで図８を参照すると、本考案の別の実施形態に基づく電極４０が示されている。電極４０は、軸方向（Ａ）及び径方向（Ｒ）を有する黒鉛本体３２を備える。黒鉛本体３２は、径方向外表面３４及び対向する端面３５を含む。酸化防止コーティング３８を、径方向外表面３４の少なくとも大部分、好ましくは径方向外表面３４の実質的に全体に適用する。適切な酸化防止剤の限定を意図しない例は、リン酸塩、炭化ケイ素、窒化ホウ素、炭化チタン、二酸化チタン、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、酸化マグネシウム、ケイ化モリブデン及びこれらの組合せを含む。一実施形態において、コーティング３８は導電性材料を含む。別の実施形態では、酸化防止コーティング３８は、接着剤を用いて外表面に接着されてもよい。接着剤は、上述した接着剤と同じでもよい。酸化防止コーティング３８は、所望であれば剥離黒鉛の粒子を含んでもよい。一実施例において、酸化防止剤３８は電極４０の外表面に適用された粉末を含む。
【００６２】
本明細書に開示される一実施形態において、電極は、電極の表面に水を適用した時に、親水性を示すとともに電極の本体が疎水性の本体に共通して関連する一以上の特性を示すように修正された径方向外表面を含む。特定の実施形態において、親水性とは、水滴が濡れた表面と通常関連した外見となることを意味して用いられる。さらに、本明細書において疎水性との用語は、少なくとも電極本体が、従来の表面を有する電極よりも水を吸収しないことを意味して用いられる。さらなる実施形態において、電極は電極の外表面に適用されたコーティング又は層を含まない。
【００６３】
上記の実施形態の一以上の組合せにおいて又は独立して、添加物を含む水を用いて電極が冷却されてもよい。一実施例において、添加物は電極を伝う水の流れを促進するための界面活性剤である。別の実施形態において、添加物は酸化防止剤である。適切な酸化防止添加物は、例えば、水溶液、コロイド又はスラリー中の金属（又は半金属）及びそれに対応する炭化物、リン酸塩、酸化物、窒化物、ケイ酸塩又はシリサイドを含んでもよい。これらの酸化防止添加物を５０重量パーセント以下の濃度で水に添加してもよい。別の実施形態では３０重量パーセント以下である。さらに別の実施形態では１０重量パーセントである。
【００６４】
特定の実施形態では、水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）2が冷却水に添加されてスラリーが形成される。この実施形態では、水酸化マグネシウムは、スラリーの１０重量パーセント以下でもよい。別の実施形態では、水酸化マグネシウムはスラリーの３０重量パーセント以下である。別の実施形態では、水酸化マグネシウムはスラリーの５０重量パーセント以下である。別の実施形態では、水酸化マグネシウムはスラリーの６８重量パーセント以下である。別の実施形態では、水酸化マグネシウムはスラリーの２０から４０重量パーセントの間である。別の実施形態では、水酸化マグネシウムはスラリーの２５から３５重量パーセントの間である。スラリー混合物が電極に接触して伝って移動すると、該スラリー混合物は分解して水を失って酸化マグネシウムＭｇＯが電極表面上に残る。酸化マグネシウムは電極の酸化を低減する。さらに、当該分野で周知のように、酸化マグネシウムは一般的に高温中に添加され、したがって上記の方法は、加熱炉内のスラグに酸化マグネシウムを添加する向上した手法ともなる。
【００６５】
黒鉛電極に加えて、本明細書に開示されたコンセプトは、他の種類の黒鉛製品、少なくとも押出成形黒鉛、イソモールド黒鉛、成形黒鉛、微粒子黒鉛（平均粒径が約５０ミクロンから約１０ミクロン）、超微粒子黒鉛（平均粒径が約１０ミクロンから約５ミクロン）、極超微粒子黒鉛（平均粒径が５ミクロンより小さい、例えば４ミクロン以下）及びそれらの組合せなど、にも適用可能である。黒鉛製品の一以上の表面に適用されたフレキシブル黒鉛は、上記のフレキシブル黒鉛シート又は黒鉛マットを含んでもよい。代替的な実施形態では、剥離黒鉛の粒子（Ａ．Ｋ．Ａ．膨張黒鉛）を上述したような外表面に適用してもよい。
【００６６】
一実施形態において、黒鉛材料の室温の熱膨張係数（以下、「ＣＴＥ」）は、寿命及びシリコン製品用途におけるシリコン除去の容易さに影響し、したがって凝固に垂直な方向（即ち底壁に平行な面）において特に重要である。したがって、押出ストックがベース材料である場合、粒子に逆らった(against-grain)ＣＴＥが特に重要となる。しかしながら、成形ストックがベース材料である場合、粒子に沿った(with-grain)ＣＴＥが特に重要となる。一実施形態において、黒鉛材料は、凝固方向に垂直な熱膨張係数が、そのなかで処理されたシリコンのＣＴＥの９５％よりも小さい（室温におけるＳｉのＣＴＥは約３．５ｘ１０-6／℃である）。より有利には、黒鉛材料は、凝固方向に垂直なＣＴＥが、そのなかで処理されたシリコンのＣＴＥの８５％よりも小さい。さらにより有利には、黒鉛材料は、凝固方向に垂直なＣＴＥが、そのなかで処理されたシリコンのＣＴＥの７５％よりも小さい。これらの又はその他の実施形態において、黒鉛材料の凝固方向に垂直なＣＴＥは、約１．０ｘ１０-6／℃から約３．０ｘ１０-6／℃である。別の実施形態において、凝固方向に垂直なＣＴＥは、約２．０ｘ１０-6／℃から約２．５ｘ１０-6／℃である。
【００６７】
実施形態において有利には、黒鉛材料は、平面を通る（即ち熱流及び凝固に平行）な熱伝導率が、室温において約８０から約２００Ｗ／ｍ・Ｋである。他の実施形態では、熱伝導率は室温で約９０から約１６０Ｗ／ｍ・Ｋである。他の実施形態では、熱伝導率は室温で約１２０から約１３０Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００６８】
ある実施形態では、黒鉛材料は、順目の圧縮強度が１５から２２ＭＰａである。他の実施形態では、順目の圧縮強度が約１７から約２０ＭＰａである。この又は他の実施形態では、逆目の圧縮強度は有利には約１７から約２４Ｍｐａである。他の実施形態では、逆目の圧縮強度は約１９から約２１Ｍｐａである。
【００６９】
一実施形態において、黒鉛材料は、有利には、ガス透過率が約０．０１ダルシーよりも小さい。より有利には、黒鉛材料のガス透過率は約０．００５ダルシーよりも小さい。さらに有利には、黒鉛材料のガス透過率は約０．００２ダルシーよりも小さい。黒鉛材料の比較的低い透過率は、さらなる安全性を提供するとともに寿命を向上させ、不具合や劣化を改善する。
【００７０】
上記の実施形態の一つ又は複数の利点は、本明細書に開示された電極が、使用中における向上した酸化に対する耐性を示す。
【００７１】
当業者であれば、上記の手法がピンソケットタイプの電極とピンレスタイプの電極の両方に適用できることを認識する。上述した電極の寸法は、通常、公称直径が約２２０ｍｍから約８００ｍｍに及び得る。上記の手法は任意の長さの電極に適用することができる。
【００７２】  例  例１。市販の黒鉛電極（公序良俗違反につき、不掲載）を、側面が２インチの立方体に切ることにより比較参照サンプルを準備した。九個の等間隔に配置された深さが１／８インチの溝を、立方体の各側面に機械加工した。サンプル立方体の重さを、高温の加熱炉内に置く前に測定した。９Ｌ／分の気流量で、サンプルを、室温から１６００℃に、１０℃／分の速度で加熱し、１６００℃にて３０分間維持し、その後オーブンを切って室温に冷却した。サンプルの重さを再度測定し、比較参照サンプルの質量損失は３４％であることが算出された。
【００７３】
二番目の黒鉛立方体を、側面が２インチとなるように切った。二番目の立方体は、立方体の各側面に機械加工された、九個の等間隔に配置された深さ１／８インチの溝を有する。予め形成された１．８７５インチ角で厚さ１／２インチの膨張黒鉛シートを、立方体の二個の対向する面上に置いた。膨張黒鉛シートは、単位面積当たりの重さが０．１４ｇ／ｃｍ2であり、元のマットの密度は約０．１６ｇ／ｃｍ3である。５００ｐｓｉの力を加える実験用プレス機を用いて、シートを黒鉛立方体の表面上及び溝内に押し付けた。二番目の立方体の残りの側面を、同じように圧縮された膨張黒鉛でコーティングした。サンプルの重さを測定し、一番目の立方体と同じように加熱した。サンプルの質量損失は２８％であった。
【００７４】
三番目の黒鉛立方体を、側面が２インチとなるように切った。三番目の立方体は、立方体の各側面に機械加工された、九個の等間隔に配置された深さ１／８インチの溝を有する。膨張黒鉛シートを押し付ける前に、０．５ｇの炭化ケイ素粉末を立方体の各面に分配した。その後、予め形成された１．８７５インチ角で厚さ１／２インチの膨張黒鉛シートを、立方体の二個の対向する面上に置いた。膨張黒鉛シートは、単位面積当たりの重さが０．１４ｇ／ｃｍ2であり、元のマットの密度は約０．１６ｇ／ｃｍ3である。５００ｐｓｉの力を加える実験用プレス機を用いて、シートを黒鉛立方体の表面上及び溝内に押し付けた。三番目の立方体の残りの側面を、同じように圧縮された膨張黒鉛でコーティングした。サンプルの重さを測定し、一番目の立方体と同じように加熱した。サンプルの質量損失は２４％であった。
【００７５】  例２。試験のために、修正されていない表面を有する市販の黒鉛電極（公序良俗違反につき、不掲載）を一インチ角のサンプルに切ることによりサンプルを準備した。電極の元の外表面を、試験される表面として明確に表示した。またサンプルを、手でサンドペーパーにより研磨した又は各種手法で機械的に研磨した。一番目の研磨されたサンプルは、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に（公序良俗違反につき、不掲載）が用いられた。二番目の研磨されたサンプルは、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に（公序良俗違反につき、不掲載）が用いられ、次にクロッカスペーパー(crocus paper)が用いられた。三番目の研磨されたサンプルは、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に（公序良俗違反につき、不掲載）が用いられ、次にクロッカスペーパーが用いられた。最後に、四番目の研磨されたサンプル（「研磨を施したもの＃４」）は、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に粒度３２０のペーパーが用いられ次に粒度６００のペーパーが用いられ、次にクロッカスペーパーが用いられた。サンプルの表面粗さを、（公序良俗違反につき、不掲載）表面粗さ測定器を用いて測定した。電極と一定寸法の水滴との相互作用により形成された接触角を周知の技法で測定した。さらに、サンプル表面に吸収された水の量を、ＣＡＭ−ＰＬＵＳフィルムメータを用いて測定した。結果を以下の表に示す。
【００７６】
【表１】
0003186554.tif 000002
【００７７】
サンドペーパーによる研磨を施したサンプルは、修正されていない表面に比べていくらか滑らかな仕上がりであったが、接触角は大きな変化を示さなかった。吸収された水の量は元のサンプルよりもむしろ大きかった。しかしながら、この例では、表面を１５マイクロインチ以下の表面仕上がりに研磨したとき、水の接触角は減少し、電極に吸収された水の量は大きく減少した。水吸収試験の結果は、時間に対する水体積の減少を示す図９で明確に実証されている。図からわかるように、研磨を施したサンプル１−３は、何も施していないサンプルよりも水を吸収しなかった。有利には、複数の工程及びより大きな粒度を用いて研磨した四番目の研磨を施したサンプルは、３０秒よりも長い時間にわたってサンプル１−３よりも水を吸収しなかった。
【００７８】
本明細書の記載は当業者が本考案を実施することを可能とすることを意図している。本明細書を読んだ上で当業者にとって明らかとなる可能な変更及び修正の全てを詳細に記載することは意図していない。しかしながら、そのような修正及び変更は全て本明細書に添付された実用新案登録請求の範囲に記載される本考案の範囲内である。本明細書に記載の代替手段、修正及び変更はそれらの任意の組合せにおいて実施してもよい。特に記載のない限り、実用新案登録請求の範囲は、本考案を対象とした目的を達成するのみ効果的な任意の配置又は順序における示された構成要素及び工程をカバーすることを意図している。
【図１】
0003186554.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
0003186554.tif 000009
【図７ａ】
0003186554.tif 000010
【図７ｂ】
0003186554.tif 000011
【図８】
0003186554.tif 000012
【図９】
0003186554.tif 000013
【図１０】
0003186554.tif 000014
【図１１】
0003186554.tif 000015
【図１２】
0003186554.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月16日(2012.10.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸方向及び径方向を有するとともに、径方向外表面及び軸方向に対向した二つの端部を有する本体と、
前記径方向外表面に沿って設けられ、一方の端部から他方の端部に延びる溝と、
前記径方向外表面の少なくとも大半の周りに配置された剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートと、を有する黒鉛電極であって、
前記剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートの一部分が前記溝内に配置され、該一部分の密度が０．５ｇ／ｃｃよりも小さいことを特徴とする黒鉛電極。
【請求項２】
前記溝内に配置された前記一部分の密度が０．４ｇ／ｃｃよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の黒鉛電極。
【請求項３】
前記黒鉛電極がピンソケット電極であることを特徴とする請求項１に記載の黒鉛電極。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月2日(2013.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
表面粗さを測定するために表面粗さ測定器（以下、「測定器」という）を用いてもよい。一つの実施形態において、表面粗さは、テクスチャード加工部１６上の複数の位置上で測定器を用いて決定される。一実施形態において、測定器は、表面粗さを計算するために二乗平均平方根（以下、「ＲＭＳ」という）アルゴリズムを用いてもよい。しかしながら、任意の適切なアルゴリズムを用いて表面粗さを計算してもよい。そのようなアルゴリズムについて限定を意図しない別の例は算術平均である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
複数のフレキシブル黒鉛シートを含む実施形態において、フレキシブル黒鉛シートは、同じ出発材料から又は異なる出発材料から形成されてもよい。一実施形態において、フレキシブル黒鉛シートは、天然黒鉛の剥離粒子からなる圧縮された及び／又はカレンダー加工された塊から形成されてもよい。フレキシブル黒鉛を作成するための技法の一例は、参照することにより全体が本明細書に盛り込まれる米国特許第３４０４０６１号に開示されている。別の実施形態において、フレキシブル黒鉛シートは、参照することにより全体が本明細書に盛り込まれる米国特許第５０９１０２５号に記載されるようなポリイミドフィルムから作成することができる。上述した種類のフレキシブル黒鉛は組み合わせて一緒に用いることができる。天然黒鉛のインターカレート及び剥離粒子からなる上記のフレキシブル黒鉛の情報は公知である。任意的に、（複数の）黒鉛層２６は一以上の黒鉛層に組み込まれた酸化防止剤を含んでもよい。シートの製造中に、そのようなシートに酸化防止剤を組み込んでもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
例
例１。市販の黒鉛電極を、側面が２インチの立方体に切ることにより比較参照サンプルを準備した。九個の等間隔に配置された深さが１／８インチの溝を、立方体の各側面に機械加工した。サンプル立方体の重さを、高温の加熱炉内に置く前に測定した。９Ｌ／分の気流量で、サンプルを、室温から１６００℃に、１０℃／分の速度で加熱し、１６００℃にて３０分間維持し、その後オーブンを切って室温に冷却した。サンプルの重さを再度測定し、比較参照サンプルの質量損失は３４％であることが算出された。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
例２。試験のために、修正されていない表面を有する市販の黒鉛電極を一インチ角のサンプルに切ることによりサンプルを準備した。電極の元の外表面を、試験される表面として明確に表示した。またサンプルを、手でサンドペーパーにより研磨した又は各種手法で機械的に研磨した。一番目の研磨されたサンプルは、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に研磨用パッド（細目）が用いられた。二番目の研磨されたサンプルは、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に研磨用パッド（中目）が用いられ、次にクロッカスペーパー(crocus paper)が用いられた。三番目の研磨されたサンプルは、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に研磨用パッド（粗目）が用いられ、次にクロッカスペーパーが用いられた。最後に、四番目の研磨されたサンプル（「研磨を施したもの＃４」）は、粒度８０のペーパーを用いて研磨され、次に粒度３２０のペーパーが用いられ次に粒度６００のペーパーが用いられ、次にクロッカスペーパーが用いられた。サンプルの表面粗さを、表面粗さ測定器を用いて測定した。電極と一定寸法の水滴との相互作用により形成された接触角を周知の技法で測定した。さらに、サンプル表面に吸収された水の量を、ＣＡＭ−ＰＬＵＳフィルムメータを用いて測定した。結果を以下の表に示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
軸方向及び径方向を有するとともに、径方向外表面及び軸方向に対向した二つの端部を有する本体と、
前記径方向外表面に沿って設けられ、一方の端部から他方の端部に延びる溝と、
前記径方向外表面の少なくとも大半の周りに配置された剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートと、を有する黒鉛電極であって、
前記剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートの一部分が前記溝内に配置され、該一部分の密度が０．５ｇ／ｃｃよりも小さいことを特徴とする黒鉛電極。
【請求項２】
前記溝内に配置された前記一部分の密度が０．４ｇ／ｃｃよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の黒鉛電極。
【請求項３】
前記黒鉛電極がピンソケット電極であることを特徴とする請求項１に記載の黒鉛電極。
【請求項４】
軸方向及び径方向を有するとともに、径方向外表面及び二つの端部を有する本体と、
前記本体の径方向外表面に沿って周方向に設けられた一以上のスラットと、
前記径方向外表面に隣接して配置された剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートと、を有する黒鉛電極であって、
前記剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートの一部分が前記スラット内に配置され、該一部分の密度が０．５ｇ／ｃｃよりも小さいことを特徴とする黒鉛電極。
【請求項５】
前記スラットが、前記二つの端部のうちの一方から他方にのびることを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項６】
前記スラットの形状がダブテイルであることを特徴とする請求項５に記載の黒鉛電極。
【請求項７】
前記黒鉛電極がピンソケットタイプの電極であることを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項８】
前記ダブテイルの深さが０．２５インチ（０．６３ｃｍ）であることを特徴とする請求項７に記載の黒鉛電極。
【請求項９】
前記黒鉛電極がピンレスタイプの電極であることを特徴とする請求項８に記載の黒鉛電極。
【請求項１０】
前記剥離黒鉛の圧縮粒子からなるシートの厚さは前記径方向外表面に隣接して配置されたときに元の厚さの１／４以下であることを特徴とする請求項８に記載の黒鉛電極。
【請求項１１】
前記スラットが細長いＵ字形状であることを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項１２】
前記黒鉛電極が、前記径方向外表面に隣接して配置された剥離黒鉛の圧縮粒子からなる第二のシートを有し、前記第二のシートの一部分が前記スラット内に配置され、該一部分の密度が０．５ｇ／ｃｃよりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の黒鉛電極。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れかに記載の黒鉛電極を少なくとも一つ有することを特徴とする黒鉛電極柱。