JP2006297883A - 耐熱、耐蝕性複合ライニング - Google Patents

Abstract

【課題】従来の耐熱耐食樹脂ライニングは高温に於いて安定した性能を保持する事は困難であった。これは樹脂の高温時の物性低下、母材との熱膨張率の違いによるものである。
【解決手段】耐食金属又はセラミック粉末を溶射し、母材表面に連続気孔を有する溶射租膜を形成する。これを補強骨格とし、浸透性耐熱樹脂を浸透させ連続気孔内にて樹脂を硬化させて不浸透性のライニング層を形成する。
樹脂は溶射骨格にて立体的に補強され、高温時でも安定した防食特性を保持する。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐熱、耐蝕樹脂ライニングの耐熱使用限界温度を、溶射骨格により補強し、向上させるものである。具体的には連続気孔多孔質の溶射骨格を形成した後、高浸透、低粘度の耐熱、耐食樹脂を塗布し樹脂を気孔に浸透させ硬化することにより、樹脂ライニング層を溶射骨格で立体的に補強し、且つ溶射骨格は金属母材に固定されて熱時の樹脂の接着力を向上させた耐熱、対蝕性防食ライニングを得る方法。耐蝕耐熱性ライニングの作り方。

従来耐熱樹脂で耐高温性耐蝕ライニングを施工するとき、高温時の接着力の低下による剥離、母材とライニング樹脂の熱膨張率の違いによる、温度変化によるストレスの発生、及びこのストレスが原因のライニング層の剥離、クラックの発生、等により耐熱耐食性樹脂ライニングの実用使用限界温度は、樹脂単独の耐熱使用限界温度より低くなっている。
特許出願平４−３５７０２９ではフレークライニングの表面に多孔質石粉末を混合した多孔質断熱層を設け耐熱性の向上を図っている。しかしこれは樹脂ライニング（フレークライニング）自体の耐熱性の向上を図った物でなく、樹脂ライニング表面に熱影響を緩和する為に、ライニング表面に、耐酸レンガ、カーボンレンガ、坑火石ライニング等で熱影響を防ぐものと考え方は全く同じである。特に対蝕性ライニングにては、対蝕性の確保の為、ある程度ライニング膜の厚みを確保する必要があり、この点からもストレスの影響を受けやすい。
これらを解決する為、従来技術では、樹脂の熱膨張率の減少、硬化時の収縮防止の為、各種無機質充填剤を添加する方法、ＦＲＰの如くガラス繊維による補強、ガラス薄膜の添加、燐片状黒鉛、燐片状タルクの添加等も行なわれ、ある程度実用的な物が出来ているが、それでも樹脂の耐熱限界温度近くまで、使用可能温度を上げたものはまだ出来ていない。
発電所の高温のボイラー排ガスが通る、煙道、ダクトは温度が高く、高温の耐食ライニングが要求される。特に排煙脱硫装置、脱硝装置等が設置されると、煙道中を通るガスは、高温から低温まで広い温度範囲で変化し、露点腐食等が激しくなり、常時高温で使われる所より腐食性が激しくなり、この条件に使用可能な耐食ライニングはまだ無く、ライニングの上に断熱の為、抗火石やセラミックレンガを施工したり、高価な耐食金属等が使われたりしている。

アルミナ等のセラミック類、耐蝕、耐摩耗性合金類の溶射ライニングは一つの産業分野である、耐熱性、対蝕性の優れた材料を溶射する事が出来る。しかるに、熔射塗幕は多孔質であり、無数の気泡を包含し、ピンホールの発生が避けられない。この為重防食分野には使用されていない、溶射塗膜を下地に表面塗装したものが、腐食程度の比較的軽微な、屋外構造物、橋梁等にしようされているが、硫酸、塩酸等の取扱い構造物のような、重防食分野には使用されていない。これは溶射塗膜中の気泡は大部分は独立気泡であり、溶射塗膜の上から塗装しても、溶射膜の表面に薄く塗膜が形成され、薬液の浸透を防ぐに充分な塗膜厚みが得られない為、重防蝕ライニングとしては使用出来ない。

本発明は、耐熱対蝕性の樹脂ライニングの高温時の接着力を高め、かつ、樹脂の熱膨張、及び硬化収縮によるストレスの集中を防止し、樹脂のライニングとしての使用限界温度を、向上させる物である。
これによって従来樹脂ライニングのみでは使用に問題が有り、樹脂ライニングと断熱レンガ、断熱モルタル等の積層使用、又は高級金属を使用していた煙道やダクトに、経済的で性能の安定した樹脂ライニングを供給するものである。

課題を解決する為の手段

アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛等の無機酸化物の小粒子、耐食合金類の小粒子、等を溶射により、母材表面に租に０．１ｍｍ〜５ｍｍ厚み、好ましくは０．５ｍｍ〜３ｍｍ厚みの膜を形成する、この溶射租膜は連続した隙間空間があり、立体的な網目構造を持っている事を必須の条件とする。この様な溶射租膜は、溶射する材料の粒子径の調整、溶射温度の調整、溶射速度、溶射距離の調整で得る事が出来る。

溶射租膜放冷、冷却後、低分子量、低粘度の液状耐熱樹脂に硬化剤を混合したものを塗布し、租膜の連続した空間に充分に浸透させ硬化させる。これで、溶射租膜と硬化した樹脂は相互に絡み合った、緻密なピンホールの無い、ライニング膜を形成する。

過酸化物硬化させる、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等を使用する場合、空気中の酸素による硬化阻害を防ぎ、樹脂表面まで充分に硬化させる為、塗膜表面にさらにパラフィン等の硬化阻害防止剤の入った樹脂を塗布する事は樹脂の充分なる硬化の為に有用である。

の硬化塗膜の上に、燐片状のガラス薄膜（ガラスフレーク）、燐片状黒鉛、燐片状タルク、等を充填した樹脂を０．１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜２ｍｍ厚みにスプレー、刷毛、鏝等にて塗布する事は、液、及びガスの塗膜内への浸透を防止するのに有効である。

発明の効果

樹脂は耐熱性樹脂でも高温に於いては著しく物性が低下する。
本発明では、無機質の溶射租膜の骨格が樹脂の内部にて補強している。アルミナ等の酸化物は融点が高く、２００℃付近では殆ど物性の低下が無く、強度を保持している。この為樹脂が高温で物性が低下しても、溶射骨格が強度を維持し塗膜の強度を支え実用的な強度を保持している。

樹脂ライニングの接着力は樹脂の高温に於ける物性の低下以上に温度の影響は大きい。単に接着層の機械的強度が低下するのみならず、温度上昇時の熱膨張率の違いによる、ストレスはより大きくなり、これも樹脂ライニングの剥離力として働き、樹脂ライニングの使用限界温度を大きく低下させる。本発明は溶射租膜の骨格により樹脂層を補強しているが、この溶射骨格は母材に固定され、樹脂の接着力を大きくしている。さらに溶射骨格は本発明が期待する使用温度、２００℃程度の実用領域では、温度の影響は小さく、接着力の低下は殆ど無い。このため本発明によるライニング塗幕は実用温度領域では充分な接着力を示す。

経済性の優れた、樹脂ライニングを安定した性能で供給出来る、本発明は、発電設備のコストを下げ、安定したプラントの運転を可能にするものであり、その経済的効果は極めて大きい。

発明を実施する為の最良の形態

溶射骨格は耐食性合金、耐食金属、セラミック等の無機酸化物のいずれでも製造可能であるが、ライニング塗膜の欠陥検出に一般に用いられる高電圧放電による検査法を採用する為には、セラミック等の無機酸化物が好ましい。又耐化学薬品性、安定性、価格から、アルミナセラミックが本発明には最も適している。租膜の厚みは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍが性能、コスト上最適である。アルミナセラミックの粒子径は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍで出来るだけ粒子径の空ッ田物が骨格を形成するのに好ましい。溶射温度は約３０００℃程度で溶射ガンは少し距離をとって溶射する。

耐熱、対蝕性樹脂としてはビニルエステル樹脂：昭和高分子のリポキシＲ−８０６，ノボラック型ビニルエステル樹脂：昭和高分子のリポキシＨ−６００等が粘度も低く浸透性があり、耐熱性、対蝕性に優れている、ので本発明の用途に最適である。又ビニルエステル樹脂は硬化後１００％固形分となり、空隙を生じる事無く、一体化できる。

ビニルエステル樹脂塗布後、硬化阻害防止剤の入った同一の樹脂を刷毛にて１回塗布する。
これで表面まで硬化した、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍのライニングが出来る。

鉄母材表面を珪砂でＳａ１／２：ニアーホワイトにサンドブラストして表面錆、付着物を除き清浄化した後、１００μｍ〜１４０μｍのアルミナ：Ａｌ２Ｏ３ 微粒子を３０ｃｍのノズル距離で鉄表面に０．８ｍｍ厚さに溶射した。アルミナ溶射膜は表面がザラザラした租膜で、高電圧ピンホールテスターで走査すると、無数のピンホールが全面に検出された。気孔率（アルミナの見掛け比重と真比重の差として測定）気孔率は約３０％であった。
この溶射膜骨格に、ノボラック型ビニルエステル樹脂、（昭和高分子製Ｈ−６）にパーオキサイド、ナフテン酸コバルト、ジメチルアニリン、を混合した物を刷毛にて塗布した。塗膜指蝕乾燥後、上記配合樹脂に空気乾燥剤としてワセリンを追加した物をトップコートとして、表面から１層塗付した。
出来たライニング塗幕はピンホールの無い表面平滑なライニング幕が得られた。ライニング膜の接着強度は１００ｋｇ／ｃｍ２以上の接着力（室温）を示し破断は樹脂層破断を示した。

で得られたライニング層のトップコート未塗装時、ＡＳＴＩＣのフレークライニング材、（ガラスフレーク充填、こて塗りタイプフレークライニング材）を１ｍｍ厚みに鏝塗り施工した。フレークライニング層指蝕乾燥後

にて使用したトップコートを塗付し、ライニング層を作った。

石炭火力発電所の排煙脱硫装置に取り付けられる、ガスーガス熱交換機：ＧＧＨに

と同じ方法でライニング施工した。ライニング層は均質でピンホールの無い平滑な表面のライニングが得られた。

石炭火力発電所のボイラー排ガス（未処理ガス）の通る煙道ダクトの一部に

と同じ方法で約１ｍｍ厚みのライニングを施工した、３ヶ月後の臨時点検でこのライニングは表面黒色に変色はしていたが、ライニング膜には何ら異常は無く、本発明の有用性が確認出来た。

産業上の利用の可能性

発電所のボイラー燃焼ガスの通る、煙道、ダクト、煙突等の高温領域、で温度が下がり露点腐食を生じる箇所、例えば排煙脱硫装置の後流域、（脱硫処理ガスと原煙の交互接触領域）やガス−ガスヒーター（ＧＧＨ）等の低温ガスー高温ガスの交互使用、に安定的に耐える防食ライニング材の開発は、機器の安定した、長期使用を可能にし、プラントの操業安定に寄与する所大である。

Claims (4)

1. セラミック、合金等を溶射して、連続した気孔を１〜４０％持つ塗膜を作成、これに低粘度、熱硬化型樹脂を塗布して連続した気孔に充填して硬化させた、溶射材と樹脂が一体になった耐熱、耐蝕性ライニング。
2. 特許請求の範囲１項の耐熱、耐蝕性樹脂が熱硬化性のノボッラック型ビニルエステル樹脂、或いは、フェ−ノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂である所の、煙道、ダクト用耐熱、耐食ライニング材
3. 特許請求の範囲１項の溶射材料がアルミナセラミックである所の耐熱、耐蝕性ライニング。
4. アルミナ溶射骨格と耐熱耐食樹脂を塗布、浸透、硬化し一体となったライニング層の上に、ガラスフレーク充填樹脂を施工してなる、耐熱耐食性ライニング方法。