JPH02240283A - 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
１ｆ１ｍ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
の不測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
用いグラスライニング面との間隙はテフロン製パツキン
でシールして取付ける方法。

（ｂ）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５Ｂ−２５７４０号）。

（ｄ）低融点の鉛ガラス、バナジン酸塩ガラスの粉末を
破損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号）。

（ｅ）珪素アルコキシド系コーティンング剤を塗布加熱
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ライニングガラス層
の局部的な破損部の補修を可能とするには、大掛かりな
補修用機材を必要としないこと、補修施工時に損傷部近
傍の正常なライニングガラス層を損傷する怖れがないこ
と、破損部の場所、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
料層にはクランク、ピンホ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、
補修個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）は破損部の
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（ｂ）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°Ｃ程度で近傍の正常なライニングガラ
ス層部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） 本溌明は、グラスライニング機器のライニングガラス層
に生じた破損部の従来技術による上記各種局部補修方法
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、本発明では燐酸塩系ゾルゲルガラ
スからなる補修剤を用いてライニングガラス層の破損部
に適用しガラスの転移点以下の温度で加熱処理して反応
固化させ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、有機金属化合物および無機
塩の水溶液を出発原料とする素地金属と化学的に反応し
易い組成の燐酸塩系ゾルゲルガラス補修剤を使用し、グ
ラスライニング層の破損部に適用してガラスの転移点以
下の比較的低い加熱温度で加熱処理し、素地金属と反応
して結合する下部補修層を形成する。第２工程では、そ
の上に耐蝕性が優れ接続する正常なうイニングガラス層
との熱膨張係数の適合する上部補修層を厚く形成するこ
とを目的として、有機金属化合物および無機塩の水溶液
を出発原料とする熱膨張係数値が補修個所と適合しかつ
耐薬品性の優れた燐酸塩系ゾルゲルガラス補修剤を使用
し、塗布後にライニングガラスの転移点以下の温度で加
熱処理することを反覆施工する。

第２工程の間にまたは最後にシリコンエトキシド系補修
剤を使用し、塗布後に加熱処理する操作を付加すること
ができる。

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鉄との熱膨張曲
線を対比して例示し、第３図は本発明の第２工程で使用
する燐酸塩系ゾルゲルガラス補修剤の温度による密度変
化を溶融法でつくる同種ガラスのそれと対比して例示す
るが、本発明はこれらの例示によって限定されるもので
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）上に被覆した正常ライニングガラス
層（２）の破損部に対し、燐酸塩系ゾルゲルガラス補修
剤を用いて、第１工程で素地金属と密着性のよい下部補
修層（３）を形成し、第２工程で耐蝕性のよい上部補修
層（４）を反覆施工により形成して破損部を埋めて補修
する。

〔第１工程〕 １−１　前処理 グラスライニング層の破損部の鉄さびや他の付着物等を
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″Ｃ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
合物を全て蒸留すると、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。補修剤（Ａ）から
できるガラスにはアルカリ金属酸化物が３０モル％以上
含有するようにする。

■−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
ガラス層の下部補修層（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結合層
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
鉄の熱膨張曲線とライニングガラスの熱膨張曲線との関
係を示し、両者間の熱膨張差によりグラスライニング層
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
、補修施工を行うために再加熱すると圧縮応力が減少し
３５０°Ｃを超えると引張応力が働く。燐酸塩系ガラス
は高温に加熱するほうが結合力が強くなるため、加熱温
度は上記の限界温度すなわち転移点の３５０°Ｃ以下で
あるようにするが、その範囲で３５０°Ｃ近くまで加熱
する。

〔第２工程〕 ２−１　　補修剤（Ｂ） 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°Ｃ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全て蒸留すると
、粘性のある透明な燐酸ガラス水溶液の補修剤（Ｂ）が
得られる。補修剤（Ｂ）からできるガラスには、アルカ
リ土類金属酸化物が１５モル％以上含有するようにする
。

２−２　適用 補修剤（Ｂ）を破損部に形成した前記下部補修層上には
け等で塗布する。

２−３　加熱処理 これを電熱器等を用いて前記と同様ガラスの転位点以下
の３５０°Ｃまでの温度で１０分間加熱処理すると、さ
らに水分が蒸発し、最終的にガラスの上部補修層（４）
の−層を形成する。

２−４　反覆操作 上記２−２〜３の工程を数回繰返して上部補修層（４）
をグラスライニング被覆の表面に達する厚さに形成して
補修を完成する。

第２工程は補修剤（Ｂ）は補修剤（Ａ）と目的の相異に
より組成を異するが、施工性は共通点があるため一連の
工程として連続実施することが望ましい。

（作用） 第３図は横軸に温度、縦軸に密度をとって本発明の第２
工程補修剤（Ｂ）の１例の燐酸塩系ガラスの密度変化（
Ｃ）を示す。同じ組成の燐酸塩系ガラスを酸化物原料か
ら溶融法でつくる場合の密度変化（Ｄ）と比較すると、
ガラス構造の出来具合がよく、より低い加熱処理温度で
高密度のガラスの出来ることが判る。比較される溶融法
によってつくる燐酸塩系ガラスでは、アルカリ土類金属
酸化物含有量を増すと、耐蝕性は向上するが逆に軟化点
が上昇し施工温度が高くなる。金属酸化物の代わりに金
属アルコキシドを用いた補修剤（Ｂ）では低温でガラス
を合成できる。

本発明と異り金属アルコキシドのみを出発原料とする場
合は、加熱時に原料の急激な収縮によるクラックを生じ
強度の高い厚膜を形成し難いが、本発明により燐酸塩系
ガラスの補修剤とする場合は、水分の蒸発とともに徐々
にガラス構造内の架橋密度が増加するため、原料の急激
な収縮によるクランクは生じない。

上記の本発明の特質と対比すると、従来技術の前記（ｅ
）では、金属アルコキシドの収縮によるクランクを防ぐ
ためにメチル基のついたシリコンアルコキシドを１５０
″Ｃ以下の低温で加熱する必要があり、有機物が２０ｗ
ｔ％以上残留して補修結果が不良になる。

以上のように、本発明方法によると、第１工程で燐酸鉄
の化学反応層の形成により基体金属に強固に結合した下
部補修層が形成され、これに結合して第２工程でクシツ
クのない高密度の浸透性のない耐薬品性に優れた上部補
修層が形成される。その膨張係数値を補修部周辺の正常
なグラスライニング層のそれと適合させているため、補
修機器の耐熱サイクル性に優れている。また本発明方法
は熱応力の変化があまり生じない比較的低い加熱温度で
施工できるため、応力発生が少なく、局部的高温再加熱
による近傍正常ライニングガラス層の破損が起り難い。

また本発明方法はグラスライニング機器の設置現場で簡
易補修具で容易に補修でき、熱線を必要としない。機材
用具は温度調節計を装備したドライヤ、ニクロム線型、
赤外線型または遠赤外線型ヒータの他、ビー力、はけま
たは絵筆、研磨紙等で足る。

（実Ｊ缶例） （１）剥離性テストのための実施例１ 本発明方法の次の条件で実施し ４３Ｋｚ０　２Ａ　１　ｔ’ｓ　　　５５ｈＯｓ　　（
モル％）ガラスを得るために必要な量の燐酸カリウム、
アルミニュームトリイソプロポキシド、８５％燐酸およ
び適当量の水を１２０°Ｃ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、透明な
燐酸ガラス水溶液（補修剤Ａ）が得られる。

ＳＳ　４１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２．５　Ｘ１００　Ｘ１
００　ｗａ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４０
ｍｍの破損部を模擬的に作成した。この模擬破損部の鉄
さびやその他の付着物を研磨紙で磨き、この鉄素地の露
出した個所をエタノールで脱脂したのち乾燥した布で拭
いた。鉄素地の露出したところに補修剤Ａを絵筆で塗布
した。

遠赤外線ヒータを用いて３５０’Ｃ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、鉄素地より少し熱膨張係数が小さ
く　（１００〜１３０）　Ｘ　１０−’／’Ｃになるよ
う成分調整した６３ＰｚＯｓ　　１ＯＬｉｔ０　１ＯＮ
ａｚ０−１２八ｊ２　！０３　　４ＢｚＯｘ　　　Ｏ，
５Ｃｏ０　　　０．５Ｙｚ（ｈ（モル％）ガラスを得る
ために必要な第１表の原料を１２０’ｃで加熱撹拌しつ
つ蒸留する。

イソプロパツールに代表される有機溶媒と水が充分除去
されると、透明な燐酸ガラス水溶液（補修剤Ｂ）が得ら
れた。

第１表 ８５％燐酸 燐酸リチウム 燐酸２ナトリウム アルミニュームトリイソプロポキシド トリー〇−ブチルボラート コバルトオクタカルボニル オクチル酸イツトリウム 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。

これを電熱器を用い、３５０°Ｃで１０分間加熱処理し
た。

上記補修剤の塗布と加熱処理を繰返して補修部を所定厚
さに形成した。

実施例！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返
して剥離テストを行った。

３ケ月経過後、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。

（Ｉｔ）浸透性テストのための実施例■実施例！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Ｉの剥離テストの水の代わりに０．１規定塩酸を
用いた他の条件は同一にして浸透性テストを行った。

３ケ月経過後に、酸溶液および補修箇所は褐色に変色せ
ず、酸溶液の浸透による鉄素地の腐蝕はないと判断され
た。

（ＩＩＩ）鉄素地との密着性テストのための実施例■ 寸法６Ｘ８０Ｘ８０ｍｍのＳＳ　４１鋼板を素地金属と
し他の条件は実施例Ｉと同様にしてテストピースを作成
した。

ＪＩＳ　Ｒ４２０１に準じて密着試験を行った。すなわ
ち径３６．５１　φ止の鋼球（質量２００ｇｒ　）を４
５ｃｕ＋の高さから垂直に自然落下させ、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。

（ＩＶ）実缶体テストのための実施例■ＪＩＳ　Ｒ４２
０１に示された容量約１２０４２ｔのグラスライニング
製開放タンクを試作し、タンク内面のライニングガラス
層を約２００　ｃＩａの面積にわたりハンドクラインダ
で研磨除去して広い面積の破損部とし、これに本発明方
法による補修を実施例Ｉと同様にして実施した。

その結果、補修箇所周辺の正常なライニングガラス層部
のクラック等は発生しなかった。

（発明の効果） 以上のように本発明方法によると、次の諸効果が得られ
る。

（イ）熱サイクルの多い化学工業用グラスライニング機
器においても、補修箇所のガラス層が機器の長い使用期
間にわたって剥離せず、密着性、耐薬品性、耐浸透性が
優れている。

（ロ）ビー力とはけ類を使って容易にかつ経済的に機器
の設置場所においても補修施工できる。

【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延
び率の関係を示す図、第３図は本発明第２工程補修剤の
１例の燐酸塩系ガラスおよびこれと同じ組成に溶融法で
つくったガラスとの横軸の温度に対する縦軸の密度の変
化関係を示す図である。 （１）・・・素地金属、（２）・・・正常ライニングガ
ラス層、 （３）・・・下部補修層、（４）・・・上部補修層、（
Ａ）（Ｂ） ・・・密度変化曲線。 第 ］ 図 第２ 図 ：Ｉｌ ベニ 農

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、第１
   工程として有機金属化合物および無機塩の水溶液を出発
   原料とする素地金属と化学的に反応し易い組成の燐酸塩
   系ゾルゲルガラス補修剤を使用し、塗布後にライニング
   ガラスの転移点以下の温度に加熱処理して反応固化させ
   、その上に第２工程として有機金属化合物および無機塩
   の水溶液を出発原料とする熱膨張係数値が補修個所と適
   合しかつ耐薬品性の優れた組成の燐酸塩系ゾルゲルガラ
   ス補修剤を使用し、塗布後にライニングガラスの転移点
   以下の温度に加熱処理して反応固化させることを反覆施
   工する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. （２）第２工程の反覆施工の間にまたはその後にシリコ
   ンエトキシド系補修剤を使用しその塗布加熱処理を反覆
   して行う特許請求の範囲第１項記載のグラスライニング
   機器の局部補修方法。