JPH02240282A - グラスライニング機器の局部補修方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、化学工業、医薬品工業、食品工業などで使用
されるグラスライニング機器類のライニングガラス層に
生じた局部的な破損部を補修する方法に関する。

（従来の技術） 腐蝕性気液に接触する機器の素地金属の面上にガラス質
の施釉、炉中高温焼成による融着の反覆施工により厚さ
ｌｕａ程度の連続ガラス質被覆を形成したグラスライニ
ング機器は、上記技術分野での使用中に取扱を誤る等の
原因によりライニングガラス層に局部的な破損を生ずる
ことがある。破損部から素地金属の腐蝕が急速に進行す
るので、破損を早期に発見して機器をグラスライニング
施工業者に送りグラスライニングの再施工をするのが万
全であるが、その間生産ラインの過程が中断することに
なるので設置現場で施工可能な簡易な方法で一応満足で
きる局部的な補修を行い得るようにすることが望ましい
。

この目的の従来技術の局部補修方法としては、 （ａ）　　耐蝕性のタンタル金属製のキャップ、ボルト
等を用いライニングガラス面との間隙はテフロン製パツ
キンでシールして取りつける方法。

（ロ）エポキシ樹脂等の有機系の耐蝕性樹脂、接着剤を
破損部に塗布して硬化させる方法。

（Ｃ）　　ハステロイ等の耐蝕性金属を損傷部に溶射す
る方法（特公昭５８−２５７４０号）。

（ｄ）　　低融点の鉛ガラス、バナジン塩酸ガラスの粉
末を損傷部に塗布し局部的な加熱により軟化融着させる
方法（特開昭５９−１０２８３５）。

（ｅ）　　珪素アルコキシド系コーティング剤を塗布加
熱する方法（特開昭６３−７６８８７号）等がある。

（発明が解決しようとする問題点） グラスライニング機器の設置現場での局部的な補修を可
能とするには大掛かりな補修用機器を必要としないこと
、補修施工時に損傷部近傍の正常なうイニングガラス層
を損傷する怖れがないこと、損傷部の場所、形状、面積
に応じて補修できることが必要であり、満足できる補修
結果を得るには、補修材料Ｊｉにはクランク、ビンボー
ル等の欠陥が発生しないこと、その耐薬品性、耐浸透性
が優れ、毒性がないこと、補修箇所との密着性が良く液
の浸透がないこと、ならびに補修機器の実際使用時の熱
サイクルに耐えられることが必要である。

この点で、従来技術のタンタル補修法（ａ）は、損傷部
の形状に合致させ難い場合があり、テフロン製パツキン
の劣化により浸透が起こる。

エポキシ樹脂補修法■）は耐溶剤性が劣り、材料内に水
蒸気拡散が起こる。溶射法（Ｃ）は溶射した層がポーラ
スになり、また大掛かりな溶射設備を必要とする。低融
点ガラス施工法（ｄ）は施工温度が６００℃程度で近傍
の正常グラスライニングの部分を熱的に損傷する怖れが
あり、鉛、バナジウムは毒性がある。珪素アルコキシド
コーティング法（ｅ）は材料中の有機物や炭素成分が残
存し、またエポキシ樹脂を併用すると補修機器使用時の
熱サイクルに耐えられない、従って従来技術の局部補修
方法では満足すべき補修結果を得ることは困難である。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、グラスライニング機器表面のライニングガラ
ス層破損部の従来技術による上記各種局部補修法の施工
上の難点ならびに施工結果の不備を是正することを目的
としてなされたものである。

上記目的達成のため、本発明では金属アルコキシドに代
表される有機金属化合物や無機塩の水溶液を出発原料と
してガラスを形成する補修剤を使用し、ライニングガラ
ス層の破損部に適用して比較的低い加熱温度で加熱処理
して反応させて無機質の補修層を形成させる。特に工程
を分け、第１工程では素地金属との密着性を向上させる
ことを目的として素地金属と反応して結合する下部補修
層を形成させる。そして第２工程ではその上に耐蝕性が
優れかつ接続する正常なライニングガラス層との膨張係
数の適合を得ることを目的として、充填剤を混合した補
修剤を使用し、適用、低温加熱処理により上部補修層を
形成する。

第２工程中に固化する液状含浸補修剤を含浸させて発生
クランク等の細隙の充填処理を加えることができる。

これら手段を総合して、本発明のグラスライニング機器
の局部補修方法は、構成としてはグラスライニング機器
のライニングガラス層に生じた局部的な破損部を無機質
材料で補修するため、有機金属化合物および無機塩の水
溶液を出発原料としてガラスを形成する補修剤を使用し
、第１工程として破損部の露出した機器素地金属に密着
する補修層を形成し、第２工程としてその上に、耐熱性
、耐薬品性を有する補修層を重層形成するようにすると
ともに、各補修層の補修剤をライニングガラスの転移点
以下の温度に加熱して反応固化させるようにしたことを
特徴とする。

以下、解決手段としての本発明方法を、添付図を参照し
、概ね工程順序に従い、例示を援用して詳細に説明する
ことによりその要旨をさらに具体的に明確にする。第１
図は本発明によって形成される補修部を模式的に示し、
第２図はライニングガラスと素地金属の熱膨張曲線比較
図の１例を示すが、本発明はこれら例示により限定され
るものではない。

本発明では第１図に示すように、グラスライニング機器
の素地金属（１）上に被覆したライニングガラス層（２
）の破損部に対し、素地金属との密着性の向上を目的と
した下部補修層（３）を第１工程で形成し、その上に耐
蝕性の向上を目的とした上部補修層（４）を第２工程で
形成して破損部をうめて補修する。そのため補修層は、
金属アルコキシドに代表される有機金属化合物または無
機塩の水溶液を出発原料とし、ゾル−ゲル法により、液
体状態で化学反応により所望の化学結合をつくり、ゾル
状態からゲル状態を経て、加熱処理により脱水縮合して
所望の酸化物のガラスを合成して形成する。

〔第１工程〕 １−１前処理 ライニングガラス層の破損部の鉄錆や他の付着物を研磨
紙等で研磨し、研磨粉や油分をエタノールで洗浄除去し
乾燥し、清浄素地金属面を露出させ、連続する近傍のラ
イニングガラス面も清浄にする。

１−２補修剤（Ａ） 燐酸水溶液中へ金属アルコキシドに代表される有機金属
化合物およびアルカリ燐酸塩を入れ１２０℃で加熱撹拌
しつつ蒸留する。アルコール類に代表される有機化合物
をすべて蒸留すると、粘性のある透明な燐酸ガラス原料
水溶液の補修剤（Ａ）が得られる。

１−３適用 補修剤（Ａ）をはけ等により破損部に塗布する。

１−４加熱処理 これを電熱器等を用いてライニングガラスの転移点以下
の低い加熱温度で加熱処理すると、さらに水分が蒸発し
、最終的にガラス化した下部補修層（３）が形成される
。このガラス層と素地金属の鉄との界面には燐酸鉄の化
学反応層が同時に形成される。

第２図は横軸に温度、縦軸に延び率をとって、素地金属
鉄（Ｓ）の熱膨張曲線とライニングガラス（６）の熱膨
張曲線との関係を示し、両者間の熱膨張差によりライニ
ングガラス層には常温では圧縮応力が残存して複合強化
されているが、加熱により圧縮応力が減少しこの例では
３５０℃の転移点を超えると引張応力が働く。本発明で
は燐酸鉄の結合層により下部補修層と素地金属鉄との結
合が強化されるので、熱膨張差により補修層にクランク
等が入ったりしないよう、加熱処理の温度は転移点以下
であるようにする。

下層補修層ガラスのアルカリ金属酸化物含有量は３０モ
ル％以上とする。

〔第２工程〕 ２−１補修剤（Ｂ） シリコンアルコキシド、エタノール、水および酸の溶液
を４０゛Ｃで加熱撹拌しつつ還流することにより、シリ
コンアルコキシドを部分加水分解させる。この溶液を、
ゲル化する前にガラスまたはセラミックス充填材と混合
し、補修剤（Ｂ）とする。

充填材は上部補修層の耐蝕性を向上させるとともに、そ
の熱膨張係数値を正常なライニングガラス層と同程度に
することを目的として混合する。材質は各種を使用可能
であるが、グラスライニング機器の腐蝕環境に対応する
最適の材質を選定する。またその形状、大きさも各種可
能で、例えばアルミナ、チタニアなどの一般窯業粉末、
単結晶や多結晶の無機質繊維材料、球状や薄片状などの
特殊形状粉末、多孔質材料の粉末、および金属アルコキ
シドに代表される有機金属化合物、無機塩などの原料を
液相または気相合成して得られる特殊無機質粉末、さら
に上記の混合物を選定可能である。また補修部の導電性
、磁性、耐付着性面、色度などの機能を望む場合、その
機能性粉末の選定も可能であるが、その他の場合、一般
に安価で入手容易な粉末を選定する。

２−２適用 補修剤（Ｂ）を破損部に形成した前記下部補修層の上に
はけ等で塗布する。１０分間風乾する。

２−３加熱処理 これを電熱器等を用いて前記と同様ライニングガラスの
転移点以下の温度で加熱処理し上部補修層（４）を形成
する。

２−４含浸補修剤（Ｃ） 上部補修層にエタノールの揮散などにより空隙部分が生
ずることがあるため付加的にこれを充填することを目的
として、シリコンアルコキシド、エタノール、水および
酸の溶液を補修剤（Ｂ）と同様の方法で調整して含浸補
修剤（Ｃ）とする、補修剤（Ｃ）は含浸性を良（するた
め、シリコンアルコキシドに対する水のモル比が少なく
とも４以上であるようにする。

２−５適用および加熱処理 上部補修層に含浸補修剤（Ｃ）をはけ等で塗布して含浸
させ、２−３と同様にして加熱処理する。

２−６反覆操作 上記２−５０含浸加熱処理操作を数回例えば５回繰り返
し上部補修層（４）を形成し、補修を完成する。

なお、補修層の厚みが大きくなる場合には、補修層中の
空隙を少なくするため上部補修層（４）の形成を複数回
に分けて上記２−１〜６エ程を反復施工して上部補修層
（４）を正常なライニングガラスの表面に達する厚さに
重層形成するようにしてもよい。

（作　用） 本発明方法による２次の諸作用が達成される。

第１工程では下部補修層と鉄素地との界面に燐酸鉄の化
学反応層が形成されて結合されるため、従来技術のシー
ル、機械的接合、粘着力に依存する補修に較べて密着性
の良い補修が可能となる。

第２工程では、シリコンアルコキシド、エタノール、水
、酸の溶液だけで補修すると原料が反応時に急激に収縮
し、塗膜にクラックが生じるため強度の高いシリカ厚膜
の形成が困難であるが、本発明では耐蝕性を向上させ熱
膨張係数を適合させる充填剤を複合化することにより、
充填剤粒子の僅かの間隙をシリコンアルコキシドが充填
してシリカを形成して固化する状態となるため、またそ
れでも生ずる空隙に含浸補修剤（Ｃ）を含浸させ固化さ
せるため、クランクやピンホールのない腐蝕性流体の浸
透のない強度が高い補修層を常温でも形成でき、またこ
の補修ガラス層は正常なライニングガラス層と熱膨張係
数が適合しているため、グラスライニング機器使用時に
おける耐熱サイクル性、耐熱衝撃性が優れている。

充填材間隙を充填して固化する有機金属化合物として珪
酸系のものを使用するが、シリコンアルコキシドの場合
、限界温度の３５０゛Ｃまで加熱処理することにより結
合力を強化できる。同じく珪素系のシリコンエトキシド
も安価で入手容易なため有利に使用でき、この場合は１
５０℃で有機物が２０％以上残留するので加熱処理温度
を２５０℃以上とする。

また補修施工の用具としては、基本的にはビー力、はけ
または絵筆、研磨紙、それと温度調節計を設備した簡易
、小形の加熱装置、例えばドライヤー、ニクロム線型、
赤外線型、遠赤外線型ヒータだけで足り、施工個所の制
約を殆ど受けずに実施できるので、グラスライニング機
器の設置現場で容易かつ安全に健全な補修を行うことが
できる。

（実施例） （１）剥離性テストのための実施例１ 本発明方法を次の条件で実施した。

第１工程においては、素地金属の鉄より少し小さい熱膨
張係数（１００〜１３０　Ｘｌ０−’／”Ｃ）を有する
ように成分調整された２１ＮａｔＯ−１２Ａ　ｌ　ｔＯ
ｓ　−６７ＰｔＯａ　（モル％）ガラスを得るために必
要な量の燐酸ソーダ、アルミニウムトリイソプロポキシ
ド、８５％燐酸および適当量の水を１２０℃で加熱撹拌
しつつ蒸留する。イソプロパツールと水が充分蒸留除去
されると、粘性のある透明な燐酸ガラス水溶液（補修剤
Ａ）が得られる。

５３４１鉄素地に、ＪＩＳ　Ｒ４２０１に該当するグラ
スライニングを施工した寸法２．５Ｘ　１００Ｘ１００
閤のテストピースを製作したのち、その中央部のライニ
ングガラス層をグラインダーで除去し、径４０ａ＊の破
損部を模擬的に作製した。

この鉄素地の露出した破損部をエタノールで脱脂したの
ち乾布で拭き取った。

鉄素地のところに上記補修剤Ａを絵筆で塗布した 遠赤外線ヒータを用いて３５０℃で１０分間加熱処理し
た。この加熱処理により補修剤Ａの水分がさらに蒸発し
、透明なガラス下部補修層（３）が形成され、同時に黒
色の燐酸鉄層が界面に形成された。

第２工程においては、エタノール２０モル、シリコンテ
トラエトキシド１０モル、水５モル、８５％燐酸１モル
の組成の溶液を大気中４０℃で２時間加熱撹拌したのち
常温に冷却した。この操作により得られる溶液はシリコ
ンエトキシドが部分的に加水分解反応し、密封保管すれ
ば約１ケ月間ゲル化現象を生じないことを確認した。熱
膨張係数値が１３０〜１５０　Ｘ　１０−　’／’Ｃに
なるよう成分調整したソーダ・カルシア・アルミノシリ
ケートガラスの粉末の充填材と上記溶液とを重量比１：
１で混合した溶液（補修剤Ｂ）を作製した。

第１工程を終えたテストピースに、上記補修剤Ｂを絵筆
で塗布した。

１０分間常温で乾燥したのち、遠赤外線ヒータを使い３
５０℃で１０分間加熱処理した。

次にエタノール５０モル、シリコンテトラエトキシド１
０モル、水５０モル、８５％１酸５モルの組成の溶液を
大気中２５℃で２時間撹拌した溶液（補修剤Ｃ）を作成
した。

前記補修剤Ｂの補修層に補修剤Ｃを含浸し、補修剤Ｂと
同様に加熱処理した。この工程を５回繰り返した。

なお別に上記の一連の操作によって棒状複合体をあらか
じめ製作しその熱膨張係数が１００〜１３０Ｘ１０−’
／”Ｃになるように補修剤Ｂの充填材の成分調整を行っ
た。

実施例Ｉの補修方法を実施したテストピースにつき、Ｊ
ＩＳ　Ｒ４２０１に準じた評価試験装置を用いて、沸騰
水で５時間、常温に冷却して５時間の熱サイクルを繰り
返して剥離性テストを行った。

６ケ月後、特に補修ガラス層部の剥離および補修ガラス
層内のクランクは観察されなかった。

（ＩＩ）浸透性テストのための実施例■実施例Ｉと同様
にして本発明方法を実施しテストピースを作成した。

実施例■の剥離性テストの水の代わりに０．１規定塩酸
を用い他の条件は同一にして浸透性テストを行った。

６ケ月経過後に酸溶液および補修箇所は、褐色に変色せ
ず、塩酸溶液の浸透による鉄素地の腐蝕はないと判断さ
れた。

（［Ｉ）耐水性テストのための実施例■寸法２Ｘ１００
　φｍ　ＳＵＳ　３０４ステンレス鋼板素地金属に対し
実施例夏と同様にして本発明方法を実施しテストピース
を作製した。

１週間のテストにおいて腐蝕厚みは１ｍ／１年以下の値
となった。

（Ｉｔ／）鉄素地との密着性テストのための実施例■ 寸法６Ｘ８０Ｘ８０ｍの５Ｓ４１鋼板を素地金属とし実
施例１と同様にして本発明方法を実施しテストピースを
作成した。

ＪＩＳ　Ｒ４２０１に準じて密着性試験を行った。

すなわち、径が３６．５１　φ鰭の鋼球（質量２００ｇ
ｒ）を４５ｃｍの高さから垂直に自然に落下させ、被覆
の剥離の状態を調べた。その結果、本発明方法による補
修箇所には鉄素地に到るクランクは観察されなかった。

比較のために、実施例Ｉの第１工程を省略し第２工程の
みを施工して比較テストピースを作成した。上記と同様
にして密着テストを行った結果、３０％の確率で鉄素地
に到るクラックが発生した。

（Ｖ）実缶体テストのための実施例Ｖ ＪＩＳ　Ｒ４２０１に示された容量的１００ｆｆｉｔの
グラスライニング製開放型タンクを試作し、タンク内面
のライニングガラス層を約１００Ｃ１ａの面積にわたり
研磨除去して広い面積の模擬破損部を作成し、これに本
発明方法による補修を実施例■と同様にして実施した。

補修箇所周辺の正常なライニングガラス層部にクランク
等は発生しなかった。

（Ｖｌ）実缶体用実施例■（補修困難な箇所の補修例） 実施例■のタンクのフランジ部の曲率半径６Ｒｍの凸ア
ール部に対する本発明方法による補修を実施例■と同様
にして実施した。

補修箇所周辺の正常なライニングガラス層部にクラック
等は発生しなかった。

またその補修箇所に、実施例■と同様の鉄素地との密着
テストを行った結果、補修部のクラックは認められなか
った。

（発明の効果） 以上のように、本発明方法によると、化学的、熱的に苛
酷な環境条件に対して使用されるグラスライニング機器
のライニングガラス層に生じた局部的な破損箇所に対し
、健全な補修を安価に容易に実施することができる。

特に補修用材料に要求される条件、耐薬品性、耐浸透性
、密着性、耐熱サイクル性が優れているため、補修箇所
の健全性が機器の長い使用期間にわたって維持される。

また化学的および熱的な機能はもとより電磁気的、光学
的、機械的な機能を付与することも充填材の材料の選定
により比較的容易にできるので適用範囲が広い。またグ
ラスライニング機器の設置の現場で比較的簡単な用具を
用いて補修を経済的に実施できる。また補修箇所の形態
による適用上の制約も殆ど受けない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法によるライニングガラス層の補修部
を模型的に示す局部の縦断側面図、第２図は鉄素地とラ
イニングガラス層との横軸の温度に対する縦軸の材料伸
び率の関係の１例を示す熱膨張曲線図である。 （１）・・・素地金属、（２）・・・ライニングガラス
層、（３）・・・下部補修層、（４）・・・上部補修層
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）グラスライニング機器のライニングガラス層に生
   じた局部的な破損部を無機質材料で補修するため、有機
   金属化合物および無機塩の水溶液を出発原料としてガラ
   スを形成する補修剤を使用し、第１工程として破損部の
   露出した機器素地金属に密着する補修層を形成し、第２
   工程としてその上に耐熱性、耐薬品性を有する補修層を
   重積形成するようにするとともに、各補修層の補修剤を
   ライニングガラスの転移点以下の温度に加熱して反応固
   化させるようにしたことを特徴とするグラスライニング
   機器の局部補修方法。 （２）第１工程において、素地金属と化学的に反応する
   燐酸塩系ガラスの補修剤を使用する特許請求の範囲第１
   項記載のグラスライニング機器の局部補修方法。 （３）第２工程として、無機質充填材を混合した珪酸塩
   系ガラスの補修剤を用いる特許請求の範囲第１項および
   第２項の何れか１に記載のグラスライニング機器の局部
   補修方法。（４）第２工程の補修層に固化する液状含浸
   補修剤を含浸させて固化させる特許請求の範囲第１項、
   第３項の何れか１に記載のグラスライニング機器の局部
   補修方法。 （５）固化する液状含浸補修剤としてシリコンエトシキ
   ドを使用し、含浸後に２５０℃以上に加熱処理して固化
   させる特許請求の範囲第４項記載のグラスライニング機
   器の局部補修方法。