JPS61146736A - 絶縁、耐食性組成物 - 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〕 この発明は、絶縁、を耐食性組成物に関するものであり
、とりわけ、ガラス・マイカ塑造体でなる絶縁、耐食性
組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

ガラス・マイカ塑造体とは、ガラス質の粉末とマイカの
粉末の混合物を原料とし、この原料粉末を原料中のガラ
ス質が軟化して加圧により流動し得る温度に加熱し、加
熱状態で加圧成形して得られる複合材料のことである。

例えばオイルサンドあるいはタールサンドと呼ばれる高
粘度、低流動性の炭化水素を地中から経済的に採取する
場合、一定の間隔を保持して、地中の油層に達するケー
シングコ本を設置し、双方のケーシングに熱水あるいは
高温高圧の水蒸気を圧入し、油層の温度を上昇させてオ
イルの粘性を低下させた後１片方のケーシングへの熱水
の圧入を中止してオイル分を吸上げて採取する。ちなみ
に、このケーシングが地下よＯＯＲの個所に埋設された
場合、内部に充満される液体の比重をＩとすれば３０眼
保の圧力がか−り、　ｊ　Ｏｋｐ／ｄの圧力を有する水
蒸気の温度はコＡ、ｔ℃に達する。そのため実際には２
１０−ＪＯＯ℃程度の加熱水蒸気が圧入される。

上記条件下で使用されるケーシングには必然的に苛酷な
特性が要求され、現実には機械的強度を確保するため金
属管を中核にしてその内外周両面に絶縁、耐食性材料の
被後層を構成した耐食管ということになる。それ釦は、
ガラス・マイカ塑造体で被覆層を構成した耐食管は、そ
の熱膨張率が鋼管のそれとよく一致するため２１０℃程
度の使用条件あるいは、その反復にあっても剥離、脱落
等の現象は皆無であることは勿論、ヒビ割を発生するこ
とも全くなく熱的および機械的強度については完全な特
性を保持する。

次に、従来のガラス・マイカ塑造体の特性および耐食管
の製造方法を説明する。

ガラス・マイカ塑造体の特性は、製造時におけ末の特性
に支配される。まず、原料マイカの粉末であるが、マイ
カには天然系と合成系がある。天然マイカは結晶水を含
有しているため、溶融温度が高いガラス質を使用し加熱
温度が高い場合には分解するため使用不可能であるが、
加熱温度の低い場合には価格面を含め有効に使用できる
。その点合成マイカは結晶水を含有しないため熱分解の
恐れがないので、ガラス質の選択について温度的な制約
範囲が広くかつ、常に安定した特性品の入手が可能であ
るため、用途に応じ合成マイカの粉末が使用され、とく
に合成含弗素金マイカは特性。

入手性を含め有効に使用される。

次１’（原料ガラスであるが、その特性に及ぼす支配力
はきわめて大きい。例えば耐熱使用温度は転位温度と密
接に関係し、火膨れ等形状変化については転位温度より
約２Ｑ℃程度高い温度に長時間保持しても何ら変形を生
じない。ただし電気的および機械的強度は低下する。電
気的特性は成分組成と密接に関係し、アルカリ金属の酸
化物を含有しないものを使用したものは、転位温度より
コグ〜２Ｓ℃低い温度領域では電気的特性がほとんど低
下することはない。また１機械的強度は成分組成の影響
は少く、上記の温度領域ではほとんど低下しない０次に
熱膨張率の関係であるが、ガラス粉末とマイカ粉末の配
合比率に密接に関係し２例えばガラスＪ！ｖ％合成含弗
素金マイカ６ｊ％の場合熱膨張率が？　Ｘ　／　Ｑ−’
より小さい場合にはガラス・マイカ塑造体の熱膨張率は
ガラス自体のそれより大きくなり、逆ｋ　／　ＯＸ　／
　０−’より大きい場合には小さくなる傾向がある。こ
のことから０合成含弗素金マイカの粉末の熱膨張率は９
　％　／　ＯＸ１０−′程度であると推測される。最後
に耐食特性との関係であるが、前述のように、ガラス質
の耐食特性とガラス・マイカ塑造体の耐食特性は相関々
係にある。マイカ粉末は完全な耐食特性を保持するので
、ガラス・マイカ塑造体の耐食特性はガラス質の耐食特
性に完全に支配されるということｋなる。

最後に製造方法を説明する。先ず中核となる金属管の内
外周両面にガラス・マイカ塑造体で被覆層を構成した耐
食管の一例をｆａ／図により説明する。

ｔＩＥ１図において、耐食管（んは、金属管（７１に内
周被覆層（２）および外周被覆層（，７）を被着してな
るものである。

次に耐食管囚の製造方法を第１図により説明する・製造
に使用する成形用金型を°ま、枠（匍、上部に原料装填
室（りを有する分割構造の壁部（６）、芯金具（９）お
よび金属管（１）を中央に保持するための凸部（クーｌ
）を有する支持金（り）、および加圧金（ざ）０以上参
部品で構成されている。

の 次にＩＪＫｉ備であるが、ガラスは必要特性に応じて調
製したものを２００メツシユに粉砕して使用する。マイ
カ粉末はマイカの粉末を必要特性および成形条件を勘案
し、最適粒度に分級して使用１、、粒度ＡＯ−２００メ
ツシュのものが多く使用される。各種条件を考慮して設
定した配合比率に従い、マイカ粉末とガラス粉末を混合
して原料粉末を調製し、この混合原料粉末に約ｊＷ％の
水分を加え湿潤状態にし、冷間加圧成形により原料装填
室（ｊｌ　Ｋ装填できる形状に成形し、水分を除去して
予備成形体（１０）として使用する。

成形は、成形用金型中、枠（り）、壁部（Ａ）および支
持金（７）を第２図（イ）に示すように組立て、加圧金
（ｒｌは組立てずに処定温度、ｊ？００℃に、また芯金
具（デ）と金属管（１）はＺＳＯ℃に、予備成形体（１
０）は原料ガラスの溶融温度に応じて決定した温度にそ
偏成形体（１０）を原料装填室（ｊ）に装填する。この
ときの状態が第２図（イ）に示しである。次に加圧金（
１）を予備成形体（１０）上に載置し、加圧成形機によ
り加圧金（ｆｆｌを加圧し、予備成形体（１０）を金属
管（１）と芯金具（？）が形成する空間部＃４（ｌｌ）
および金属管（１）と壁部（６）が形成する空間部ｔ（
ｚ２）ｋ圧入して内周被覆層（２）および外周被覆層（
，７）を成形する。このときの状態が第２図（口ＩＫ示
しである。

被覆層（２）（Ｊ）の温度がガラスの転位温度より低い
温度になるまで冷却し、成形用金型を分解して成形品を
取り出し１機械加工により芯金具（９）を切削除去して
ｆａ１図に示す耐食管（ＡＩ仕上げて製造を完了する。

〔発明が解決しようとする間組点〕

従来のガラス・マイカ塑造体でなる絶縁、耐食性組成物
では、３００℃程度の熱水１食塩水あるいは硫化水素含
有水に対する耐食特性が、きわめて弱いという致命的欠
陥があり、その使用が不可能であるという問題点があっ
た。

この発明は、かかる問題点を解消しようとするもので、
　３００℃程度の高温下において十分な耐食性を保持す
る絶縁、耐食性組成物を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る絶縁、耐食性組成物は、ｐｂｏ＝１．０
モル、Ｅ２Ｏ３　＝　０．２モル以上、　Ｂ２Ｏ３とＢ
ＬＯＪの合量＝　ｏ、ｒ　ｓ　−ｘ、ｏモル、　Ｚｒ０
Ａ＝０．０　／〜Ｑ／クモル、　ＡＪＦＪ　＝ｓ　Ｏ，
Ｏｊ〜ｏ、ｚモルのガラス粉末と。

マイカ粉末とを原料とするガラス・マイカ塑造体である
。

遺体との熱膨張率の差が極小となる。

〔実施例〕

本発明者らは、大形形状の耐食管を成形した際に、外周
被覆層（，７）にヒビ割が発生する原因が、熱膨張率（
この場合には熱収縮率であるが便宜上熱膨張率と表示す
る）差に基ずくものであるという仮設を設定し、ガラス
およびガラス・マイカ塑造体の熱膨張率を完全に把握す
る実験を行った。

まず、熱膨張率の測定試料の作成であるが、ガラスは溶
融完了後坩堝から常法によりφ！　Ｘ　！　Ｏｓｍの棒
体を取りだし完全に除歪して試料とした。

ガラス・マイカ塑造体は、ガラスを２００メツシユに粉
砕し、マイカ粉末は６０〜コＯＯメツシユの合成含弗素
金マイカを使用した。ガラス粉末Ｊ！ｖ％、マイカ粉末
６Ｓｖ％の比率に配合し。

、ｒｗ％の水分を加え湿潤状態にし、直径６Ｋｍの円板
成形型（図示せず）を用い冷間加圧成形により円板を成
形し、乾燥して水分を除去した円板状の予備成形体とし
て使用した。成形用金型は（図示せず）、内径がりＯ鴎
の分割構造の壁部、壁部を締付ける枠、壁部に嵌合する
支持金および加圧金でなるものを使用した。

予備成形体を各ガラスの溶融温度より約１７０℃高い電
気炉中でダＯ分間加熱し、成形用金型は各ガラスの溶融
温度より３０℃低い温度に加熱し。

加熱が完了した時点で、予備成形体を成形用金型中に装
填し、全圧力Ｊ　ｔ、！　ｔｏｎで加圧し、各ガラスの
転位温度より２Ｑ℃低い温度まで加圧を継続して冷却し
、φりＯｖｍ　Ｘりｍｔの板を成形し、上下面を研麿し
て厚さｊｆｉの板に仕上げた後、中央部から！ｒＸ！ｒ
Ｘ！Ｏｗｘの測定用試料を採取した。

この試料では、剥片状のマイカ粉末が加圧面に平行して
積層状に配列している。

外周被覆層にヒビ割を発生したガラス・マイカ塑造体お
よび原料ガラスの常温〜３００℃の平均熱膨張率ならび
に原料ガラスの転位温度および溶融温度を参考飼として
ｓｒｚ＊に示した。

ガラスの熱膨張率はＰｂＯ：　／、０モル、Ｂ２Ｏ３：
Ｏ６り５モル、　ＢＬＯＪ：　０．７７モルの成分組成
ノ試料／Ｉ６１はり、ＯＡ　Ｘ　／　０−６であり、　
Ｚｒ０ａ　：　ｏ、ｏ　ｓモルを添加した／１６−がＡ
、ｔ　ｊ　Ｘ　／　（７−４，Ｚｒ０Ｊ：１７．１モル
を添加したＡ６Ｊが６Ａ　Ｉ　Ｘ　／　０−４とＺｒ０
Ｊの添加量が増す程その価は小さくなっている。

一方、ガラス・マイカ塑造体の熱膨張率はＡＩがり０ｇ
：　ｋ　Ｘ　／　Ｑ−４，４−が７．Ａ　Ａ　Ｘ　／　
０−４．４．７が？ＬＡＸ／１！７−４とガラス単体の
それより大きくなっており、ガラス自体の熱ｖｍ率の小
さいものほどその増加率が大きくなっている。

次にガラスの熱＊＠車を大きくするために多くの実験を
重ねた結果ＡｊＦ、を添加することｋより大きな効果が
得られることを見出した。第２表に示す実施例ＡＫより
説明する。基準ガラスには一般的な法則に従い酸性成分
を減少させ、　ＰｂｏＨ／、６モＡｔ、　Ｂ２Ｏ２：０
．３％　ｋ　、　８　ｈ　ＯＪ　：　０．ＪモＡｔの組
成Ｉｆ’）４４’を試作した声膨張軍はガラスが１０，
０２％／Ｑ−４，ガラス・マイカ履造体がＩＱ、０／×
１０−’と近似の値を示した。このガラスは転位温度が
２ｑｔ℃と低く。

耐熱特性１１１ｉに信頼性が減少する。

上記基準ガラスＩＩｃＡ−ｔＦＪを添加すると、　Ｑ、
／そル添加した４ｊｌＦ）ガラスがｉｔ、４ｔｘｉｏ−
’、ｏ、λモル添加した肩６がｌ／、９２ＸＩＱ−４，
Ｑ、１１モル添加した／１６７が／Ｊ、り＃　Ｘ　／　
０’と添加量の増加に従い七〇熱膨張率は大きくなり、
ガラス・マイカ胆遺体の熱膨張率はＡｊがｔｏ、ｔｔｘ
ｔＯ−４，Ａｈが／／、／ＱＸ　／　０−’、　４　Ｊ
が’／ｊＯｘｔＯ−４とガラスノ熱膨張率に応じて大き
くなっているが、いずれもガラス単体のそれより小さく
なっており、熱膨張率の太きいガラスに対応するものは
とその低下の割合が大きい。この実施例において特異な
現象は、転位温度でｋｌ−ＦＪの添加量が０．／　モＡ
／の４６！がｌｓ″ｃ。

０．２モル添加の４　Ａ　ｈ’ｓ　７２℃低下し、０．
ダそル添加の扁りが逆ＶＣ６℃上昇していることである
。なお、耐食特性についてはＡｊＦ、の添加量の増加に
応じて顕著に向上する傾向を示すが、ｆ５対直的に耐食
管用に使用するものとしては満足なものではない。

次に耐食特性を改善するためＦＣＺｒ０ａを添加した実
施例を、第２表に示す実施例ＢおよびＣＫつき説明する
。

実施ｐＢは実施同人の／Ｉ６６を、実施例Ｃは／１６７
を基準ＩＣ０ＺｒＯａをそれぞれ０．０　＆　、　ｏ、
ｏクモル添加したものである。実施例ＢのＺｒ０ａ　：
　Ｉ：ｌＯよそルを添加したＡｇはガラスの熱膨張率が
／　０．ＪコＸ　／　（７−４゜ｚｒＯＪ：０．０クモ
ル添加した腐デは９．７ｒＸ１０−４で。

Ｚｒ０Ｊを添加しない基準の／ｌ６４ＶＣ比し、／、＆
ＸｔＯ−ｂ。

コｌダＸ　／　０−４と添加量の増加に従い小さくなっ
ており、ガラス・マイカ塑造体は１６　ｇが１０．２コ
ｘ　ｔＯ−＆と僅かに小さくなり、／１６９はデ１２Ｘ
１０−４で逆に大きくなっている。ガラスの転位温度は
Ａ６ｔＪ／Ｉｔ”ｃ、／Ｉ６ｔが３Ｊダ℃と、それぞれ
２ｔ℃、Ｊｚ”ｃ、上昇しており、耐熱特性的には安定
した鋼酸にある。

実施９’１ｌＣＫ示す／１６ｔ　Ｏ、Ａ６　／　／　ハ
、　実ＭＮ　Ｂ　ノ１６１　、４　ｑ　）Ｃ比しガラス
、ガラス・マイカ塑造体の熱膨張率はいずれも大きくな
っているが、その傾向は全く同じであり、ガラスの転位
温度についても同傾向を示して高（なっていて、耐熱特
性的には完全な安定域にある。

耐食特性については、侵食率がＺｒ０ａ：０．Ｏｊ會有
のものは含まないもの７７）　／　／　／　Ｑ　””　
／／　／ｊ、Ｚｒ０Ｊ：０．０７％Ａｐのものは／／；
ＩＱ−／／２！で、Ｚｒ０ａ含有の効果は顕著である。

また、ＡｊＦＪはＺｒ（１Ｊと共存することにより耐食
特性の向上を助長し、　Ｚｒ０Ｊを単独に含有するもの
に比し遥かに優れた耐食特性を示した。また、ガラス・
マイカ塑造体の耐食特性もきわめて良好で、２９０℃の
熱水中にＸＯＯ時間保持してカラー液が浸透する厚さは
０．０！ｔ−０，１鴎程度である。

次に、この発明の組成物を使用した耐食管を。

上記の実施例に示すガラスＡ６９．Ａ６１０を原料とし
、ｆｓコ図に示した成形用金型を使用し、内径１００鴎
、外径／ａｔ認、長さｔ、ｏｏ謔の熱膨張率ｌ／、コＸ
　／　Ｏｊ４の鋼管の内外周面に各、厚さ４’１１１ｍ
の内周被覆層（２）および外周被覆層（，７）を形成し
た。原料調製は熱膨張率測定用の板と同条件とした。成
形条件は、成形用金型を３００℃に芯金具（テ）と金属
管（１）をＳＳＯ℃に−予９１１成形体（ｉｏ＞ｋ　Ａ
　Ｊ　。

’Ｃｋそれぞれ加熱し、全圧力９０　ｔｏｎで加圧成形
し、加圧を保持して芯金具（９）の温度が３００℃にな
るまで冷却し、成形用金型を分解したあと機械加工を施
し、第１■に示す耐食管囚を得た。／１６９゜／Ｉ６／
　０とも内外周被覆層（２）　（，７）Ｉｔｃヒビ割、
爪飛びの現象は全く現われなかった。次にこの耐食管を
現出しなかった０次にコ９Ｑ℃のオートクレーブ中Ｖｃ
参を時間保持し、自然冷却する熱衝撃試験を３回反復し
たが、ヒビ割、爪飛び等の現象は全く見られなかった。

上記の結果は、ガラス・マイカ塑造体の熱膨張率が鋼管
のそれと近似しているためと考えられる。なお上記実施
例で、Ａ６９は／、Ｊ　ｔＸ／Ｑ−４，Ａ６／　Ｑは０
）ｇｘｉＯ−’　の差がアルカ、コの差はガラス・マイ
カ塑造体の保持する機械的強度、あるいは弾性に吸収さ
れたものと判断され。

これは、剥片状のマイカ粉末を主体にした複合材料の大
きな特長であり、このことは磁器系材料等には見られな
い現象である。

この発明におけるガラス質は、　ＰｂＯ，Ｂ２Ｏ３ｅＳ
ＡＯＪ、　Ｚｒ０ａ　、Ａ−ＬＨ’ａの５成分を主体に
構成さレテおり、　ＡＩ−Ｆ’Ｊは熱膨張率を大きくす
る作用をｚｒＯＪは耐食特性を向上させる作用を各分担
し、基本組成であるＰｂＯＩ　Ｂ　Ｊ　ＯＪ　ｌ　８↓
ＯＪの特性を大きく変化させたものである。以上の説明
では、常時３００℃の熱水１食塩水、あるいは硫化水素
に長時間保持されるというきわめて苛酷な条件下で、し
かも大形の人品を対象にしたので１組成範囲も大幅に制
約されたが、使用温度が２００℃程度で侵食条件が緩い
もの、形状が小形のものを対象にした用途の耐食管の場
合忙は、転位温度の制約は完全に無（なり、むしろ生産
コストを考慮して低融点のものほど望ましいこととなる
。

上記のよ５に用途に応じ成分組成範囲は大きく変更する
ことが可能である０例えば転位温度を低くする場合には
ＡＪＦＪの添加量を少なくすればよ＜、ＡｊＦＪを０．
０１モル程度にすることにより達成できる。しかし、Ａ
、１１ＦＪｔ’０．０１モル以下にするとかかる効果は
呈し難くなる。また、熱膨張率を大きくする場合には、
　ＡＪＦ、の添加量をθ、ｊモルにすると一層効果があ
り、これ以上添加量が増すと溶融製造時、特性が不安定
になり、失透現象をみるようになる。次にＺｒＯ２の添
加量であるが。

ｚｒＯＪの添加量の増加に従い耐食特性は向上し。

０．０１モル以上を含むと十分に効果が現わするが。

これより少い場合には効果は極端に低下する。また、　
Ｚｒ０Ｊ添加量の増加の効果は顕著であっても。

ｏ、ｉｔモルより多くなると失透現象が現出するので０
．アクモルが限度である。なお、上記の実施例では、Ｂ
１Ｏｓ：０３モル、　８ＬＯコニＯ０ｙモルで酸性成分
の合計モルが０．４モルになっているが、酸性成分の合
計モルは０．６モルに限定されない。しかし０．！ｒモ
ル以下になると失透し易くなる。また酸性成分の合計モ
ル比が増加す−ると熱膨張率は小さくなるがＡｊＦｓ　
、Ｚｒ０ａ添加の効果はあられれ１合計モル比が２０モ
ルになっても透明なガラス質を形成する０次にＢ２Ｏ３
とＢＬＯＪ弁呻呻が等モルになっているが等モルに限定
されない。Ｂ２Ｏ３を００２モル以上含有していれば合
計モル比が１．０モルになってもＡＪＦＪ、Ｚｒ０ａ添
加の効果は現出し完全なガラス質を形成する。

なお、上記実施例では内径９６ｕ、外径ｔ／：２ｍ。

長さ１００■の耐食管を対象にしたが、この発明の説明
では省略するが、他の製造方法によればより直径が大き
く、かつ、長尺品の製造が可能である。また耐食管の両
端の被覆層の一部を除去し。

露出した金属管を溶接々合して長尺品とし、溶接金属管
の表層部に内外被覆層を各々連結する新しい内外被覆層
を形成することが可能であるため。

蒸気注入法のケーシングに使用する長尺の耐食管の製造
が可能である。

この発明の組成物を用いた耐食管は、金属管を中核とし
て有するため機械的強度に関しては完全な特性が確保さ
れ、被覆層には３００℃の温度の反復にあっても剥離、
爪飛びあるいはヒビ割現象を全く生じないガラス・マイ
カ塑造体が使用されており、しかもこのガラス・マイカ
塑造体は原料ガラスに耐食特性が良好なものが使用され
ているので、従来のガラス・マイカ塑造体の欠陥が完全
に除去されてきわめて優れた耐食特性を保持する。

しかも長尺品の製造が可能であるため、地下に埋麓され
ているオイルサンド層から蒸気注入法によりオイルを採
取するケーシングとして必要な特性のすべてを完全に保
持するので、有効に使用され。

新資源の開発に大きく貢献する。

なお１以上の説明では、蒸気注入法によりオイルを採取
するケーシングに使用する耐食管を対象にしたが、その
用途は上記に限定されるものではなく、化学工場等で耐
食管として広く使用されることは勿論、絶縁管としても
有効に広範に使用されるものである。また管体以外に板
材、棒材等単独の材料素材としても各分野において重宝
に使用される。

〔発明の効果〕

この発明は１以上の説明から明らかなように。

ＺｒＯ２およびＡＬＦ、を添加したガラス・マイカ塑造
体により、従来のものの絶縁性機械的強度、耐熱性を保
持するうえに、すぐれた耐食性を現わす効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の耐食管の縦断面図、第１図は当該耐食管
の成形装置の要部縦断面図である。 囚・・耐食管、（ｌ）・・金属管、（２）・・内周被覆
層、（Ｊ）・・外周被覆層。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 焔２図 （イ）　　　　（ロ） 手続補正書（自発） 昭和６ｏチ４０月３０日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＰｂＯ：１．０モル、Ｂ＿２Ｏ＿３：０．２モル
   以上、Ｂ＿２Ｏ＿３とＳｉＯ＿３の合量：０．５５モル
   〜２．０モル、ＺｒＯ＿２：０．０１モル〜０．１７モ
   ル、ＡｌＦ＿３：０．０５モル〜０．５モルからなるガ
   ラスの粉末と、マイカの粉末とを原料とするガラス・マ
   イカ塑造体でなる絶縁、耐食性組成物。
2. （２）金属管の内外周面に被覆された特許請求の範囲第
   １項記載の絶縁、耐食性組成物。