KR940002027B1 - 졸겔법에 의한 글래스 라이닝 기기의 라이닝 글래스층의 보수 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

졸겔법에 의한 글래스 라이닝 기기의 라이닝 글래스층의 보수 방법

제1도는 본 발명에 따라 보수한 보수부의 확대 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 보수 상태의 단면도.

제3도는 금속 시트를 보수부에 용접한 상태의 평면도.

제4도는 본 발명에 의한 보수층의 세정 시험의 실시 상태를 나타내는 모식도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 라이닝 글래스층 3 : 파손부

5 : 용접부 6 : 보수 글래스층

8 : 단열재

본 발명은 화학 공업, 식품 공업등의 산업 분야에서 사용되는 반응기 및 저장조등의 용기 내벽면에 피복된 라이닝 글래스층의 파손부에 졸겔법에 의하여 글래스를 형성시키는 것을 특징으로 하는 글래스 라이닝 기기의 라이닝 글래스층의 보수 방법에 관한 것이다.

종래, 라이닝 글래스층의 보수 방법으로서는 (a) 내식성 탠탈 금속성의 캡, 볼트등을 용기 본체의 기본금속에 장착하고, 상기 캡, 볼트등과 라이닝 글래스층의 간격을 테프론제 패킹으로 밀봉하여 장치하는 방법(미합중국 특허 제2,631,360호)과 (b) 에폭시 수지등의 유기계 내식성 수지, 접착제를 파손부에 도포하여 경화시키는 방법등이 있다.

그러나, 상기 (a)의 탄탈 보수법은 손상부가 복잡형상이거나, 수복부가 광 면적에 미치는 경우에는 적용곤란하고, 테프론제 패킹의 약화에 의한 용출의 문제가 있다. 또한, (b)의 에폭시 수지 방법에서는 내열성의 점에서 한도가 있으며, 내용제성이 떨어지므로 적용 대상이 한정된다.

금속 알콕사이드등의 유기 금속 화합물의 알콜과 물올 가하여 이루어진 용액을 출발 원료로 하고, 종래의 용접법에 의해 비교적 저온에서 탈수 축합 반응에 의하여 글래스를 형성하는 졸겔 프로세스가 있다. 이 방법에 의하여, 공극이 없는 고밀도 글래스를 얻는데는 고온도(예를들면 700 내지 800℃)로 가열할 필요가 있는 것이 알려져 있었다. 그러나, 상기 원료로 조제한 보수제를 라이닝 글래스층의 파손 부분에 도포하고, 도포부를 가열하고, 보수제의 탈수 축합 반응을 유발하여 글래스를 합성하는 보수 방법은 보수부 주위의 라이닝 글래스층과 철 기본과의 열 팽창 차에 의한 보수부 주위의 라이닝 글래스층의 균열 발생을 방지하기 위하여 가열 온도가 300 내지 350℃로 제한되며 또한 글래스의 형성에 시간을 요하고, 보수제를 한번에 두껍게 도포한 경우에는 반응 과정(글래스 형성시)에 있어서 현저한 수축 작용에 의하여 보수 글래스에 크랙이나 박리가 발생한다. 또한, 상기 가열 온도에서는 공극을 가진 글래스밖에 형성되지 않는다.

본 출원인의 한국 특허출원 제90-7592호에서는 글래스 분말등의 충전재를 혼합한 보수제를 사용하여, 반응 공정에서 보수 글래스층의 수축을 방지하고, 충전재 입자 사이에 가능한 공극을 충전재를 포함하지 않는 보수제로 별도 봉공 처리하는 공정을 반복하여 보수층을 구축하는 방법이 기재되어 있다. 상기 방법에서 보수부의 가열은 플랙시블 단열재 덮개로 둘러싸이고, 자석에 의하여 보수부로의 착탈 가능한 히터를 갖춘 국부 가열 장치를 사용하고, 보수부 주위의 라이닝 글래스층에 철 기본과의 열 팽창차에 의하여 인장 응력이 작용하기 시작하는 점(전이점) 이하의 온도, 즉 300 내지 350℃의 온도로 실시된다. 충전재의 사용에 의하여 수축에 의한 보수 글래스층의 파손이 없고, 보수부에 요구되는 내식성을 기초로 하는 제특성을 유지하고. 소망 두께(1㎜ 이상) 보수층의 형성에 필요한 보수 공정의 반복회수를 감소시키는 점에서 뛰어나다.

상기 보수 방법으로 얻어진 보수부는 JISR4201(철생지와의 밀착성을 평가하는 강구의 낙구 시험)에 규정된 글래스라이닝의 밀착성 시험에 합격하고 있지만, 상기 밀착성 시험치는 파손부 주위의 글래스 라이닝층에 대한 밀착성 시험치의 1/10 이하에 머물러 있다. 보수를 마친 글래스 라이닝 기기를 사용에 제공한 경우, 보수부 주위의 라이닝 글래스층에 비하여 보수부 표면의 윤활성이 떨어지고, 해당 표면으로의 용기내 잔류물의 부착이 현저하게 되는 경향이 인장된다. 상기 부착물을 제거하기 위하여, 고압수의 제트 취부에 의하여 글래스 라이닝면을 선정하면, 보수박 고압 제트물의 강력한 기계적 충격을 받아 박리 또는 손상한다는 문제가 있으며 내구성에 문제가 있다.

따라서, 보수부의 기본 금속으로의 밀착성을 향상시키는 것이 해결을 요하는 주된 과제이다.

본 발명은 글래스 라이닝 기기의 라이닝 글래스층에 발생한 파손부의 보수 방법이다. 즉, 우선 파손부의 형상에 맞추어 형성한 금속 단섬유 또는 금속 장섬유의 직물 혹은 직포로 이루어진 금속 섬유 시트를 연마하여 노출시킨 파손부의 기본 금속면에 놓고, 저항 용접에 의해 상기 금속 섬유 시트를 기본 금속에 부분적으로 정상(제3도 참조)또는 선상으로 용접하여 접합한다. 다음에 용접이 완료된 파손부에 금속 알콕사이드를 포함하는 졸겔 수용액 보수제를 도포하여 함침시키고 상기 보수제를 반응 고화시킨후 보수제 도포부를 보수부 주위의 라이닝 글래스층으로의 균열 발생을 일으키지 않는 온도 조건(약 300 내지 350℃)하에서 가열하여 글래스화시키고 상기 금속 섬유 시트와 일체적으로 고화시킨 보수 글래스층을 형성한다. 상기 보수 글래스 형성을 위하여 일련의 조작을 필요로 하는 보수층 두께가 얻어질때마다 반복한다.

즉, 본 발명의 글래스 라이닝 기기의 라이닝 글래스층의 보수 방법은, 하기의 공정 (a) 내지 (e)를 포함하는 것이다.

(a) 글래스 라이닝 기기의 라이닝 글래스층에 생긴 파손부를 포함하는 라이닝 글래스층을 연마하여, 기기의 기본 금속면을 노출하고, (b) 파손부의 형상에 적합한 선형의 금속 섬유, 금속 섬유 직성포 또는 금속 섬유 부직포로 구성된 금속 섬유 시트를 노출시킨 기본 금속면에 저항 용접에 의해 용접 접합하고, (c) 파손부에 금속 알콕사이드를 포함하는 졸겔 수용액 보수제를 도포하여 함침하고, 금속 섬유 간극을 충진하고 상기 보수제를 반응 고화하고, (d) 보수제가 도포된 파손부를 기본금속과 보수부 주위의 글래스층과의 열 팽창차에 의해 보수부 주위의 글래스층에 인창 응력이 일어나는 온도보다 낮은 온도로 가열하여 글래스를 형성하고, (e) 상기 공정(c) 및 (d)을 반록하여, 보수 글래스층에 발생한 간극을 촉진하여 금속 섬유시트와 글래스가 일체화한 보수층을 형성한다.

본 발명의 특징에 따라, 금속 섬유 시트가 라이닝 글래스층 파손부의 기본 금속면에 용접되므로, 보수 글래스층과 기본 금속 사이에는 종래 기술의 접착 상태보다 훨씬 강력한 기계적 결합력이 생긴다.

졸겐 수용액 보수제를 상기 금속 섬유 시트에 도포하고 함침시킴으로써 보수제 자신이 가수분해, 탈수 축합 반응하여, 글래스화하고 동시에 금속 섬유 시트와 보수 글래스층이 일체로 고화하고 결합하므로써 기계적 충격에 강한 보수층이 형성된다.

즉, 본 발명의 방법에 의하여 리아닝 글래스층에 생긴 파손부의 보수를 행하면, 보수 글래스층과 기본 금속의 밀착력이 현저하게 형성되고 기기의 수명도 개선된다. 기계적 충격에 의하여 보수부에 손상이 생겨도 그 면적이 작으며, 크게 박리할 우려가 없고, 재보수도 용이하게 행할 수 있는 것이다. 본 발명의 방법은 제2도에 나타나듯이, 탄탈 보수법의 적용이 곤란한 복잡 형상 개스(예를들면, 만곡 부위)에도 적용가능하다.

본 발명의 구성을 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명한다.

제1도에 도시하듯이, 글래스 라이닝 기기의 기본 금속(1)상에 피복한 라이닝 글래스층(2)의 파손부(3)를 보수하기 위해, 파손부(3)를 포함하는 라이닝 글래스층(2)을 연마하여 기본 금속(1)을 노출시킨다. 파손부의 형상이 적합한 금속 섬유 시트(4)를 노출 기본 금속(1)상에 위치시키고 저항 용접에 의해 금속 섬유 시트(4)를 노출 기본 금속(1)에 접합한다. 상기 접합된 금속 섬유 시트(4)의 전면에 반드시 필요한 것은 아니며 그 용접 방법은 예를들어 점용접(제3도 참조), 또는 선형의 용접이어도 좋다.

본 발명의 용접 간격은 10 내지 15㎜ 정도가 좋고 용접 간격이 작으면 후속의 보수 공정에서 졸겔 수용액 보수제가 파손부(3)에 충분히 침투하지 않는 현상을 초래한다. 다음에 금속 섬유 시트(4)가 용접된 파손부(3)에 졸겔 수용액 보수제를 도포하고 함침시켜 반응 고화한후 상기 보수제를 가열하여 보수 글래스층(6)을 형성한다. 상기 글래스 형성 공정을 보수 글래스층(6)이 주위의 라이닝 글래스층(2)의 두께에 도달할때까지 반복한다.

용접한 금속 섬유 시트(4)에 보수제를 도포하고, 함침시킨후, 보수 글래스(6) 상면으로부터 금속 섬유의 돌출을 막기 위해, 보수부의 형성과 거의 적합한 누름판(7)으로 보수부의 라이닝 글래스층(2)의 두께 이하까지 압축한 상태로 플랙시를 단열재(8)로 둘러싸고 자석(9)에 의하여 보수부로의 착탈이 가능한 히터(10)를 갖춘 가열 장치(11)(제2도 참조)를 이용하여, 300 내지 350℃의 온도로 가열하여, 보수 글래스를 형성하고, 그후 보수 글래스 표면의 봉공 마무리 처리를 행한다.

졸겔 글래스 수용액 보수제의 일예로서는 하기 제1표에 나타난 조성의 졸겔 수용액을 25℃로 1시간 각반 혼합하여 조제한 것을 사용하는 것이 좋다.

[제1표]

금속 섬유 시트(4)의 용접은 부분적 저항 용접이므로 용접열에 의하여 파손부 주위의 라이닝 글래스층(2)에 균열을 일으키지 않는다. 졸겔 수용액 보수제는 글래스 형성후에 생긴 금속 섬유 시트(4)의 섬유 간격 및 충전재 입자의 간격도 충전함으로 기본 금속(1)에 용접한 금속 섬유 시트(4)와 일체적으로 고화하여 간격이 없는 치밀한 보수층이 구촉된다.

[실시예 1]

[보수 글래스층의 밀착성 검정 시험]

본 발명에서 얻어진 보수 글래스층을 JISR4201(높이 45㎝에서 200g 강구를 낙하시켜 글래스의 기본 금속에서의 박리 상태를 보는 검정 시험)에 규정된 밀착 시험을 행하기 위한 시료로 두께 6㎜, 80㎜ 각의 SS41 강판에, 두께 1㎜의 글래스 라이닝 층을 피복하고, 그 중앙부에 약 60㎜각의 라이닝 층의 파손부를 작성하고 글래스층을 연마하여 파손부의 감소 지연을 노출시켰다.

상기 파손부에 SUS316 스텐레스강의 선경 약 12㎛, 두께 약 5㎜의 금속 섬유 시트(4)를 두고, 시중의 스폿 용접기를 사용하여, 제3도에 나타나듯이 10㎜ 간격의 점용접에 의해 시트(4)를 파손부의 감소 지연에 용접 접합하였다.

아래 제 2표에 나타낸 조성의 졸겔 수용액을 25℃로 1시간 각반하여 조제한 보수제를 사용하였다.

[제2표]

다음에 금속 섬유 시트(4)를 용접 접합한 파손부에 상기 보수제를 도포하고, 함침시키며, 그 위에 55㎜각의 미러 마무리한 SUS316 제 누름판(7)을 놓고, 자석(7a)으로 고정하고, 30분간 실온에서 건조하였다. 건조한 보수제를 350℃로 10분간 가열 처리하여, 보수제를 글래스화하고, 상기 금속 섬유 시트(4)와 함께 고화하고, 약 1㎜ 두께의 보수 글래스층(6)을 형성하였다. 또한 졸겔 글래스는 철과 반응하여 린산 철을 형성함으로, 철 기본과의 밀착력이 강하지만, 스텐레스강과는 반응하지 않으므로, 누름판(7)측에 보수제가 접착할 경우는 없다.

보수 글래스층(6)은 상기 단계에서는 아직 다공성이므로, 상술한 보수제의 도포, 함침, 건조, 350℃에서 10분간의 가열 조작을 반복하고, 최후에 세라믹 분말을 포함하지 않는 보수제를 사용하여 기공을 막아, 본 실시예의 보수층을 얻었다.

[실시예 2]

[비교 대조용 보수 글래스층의 제작]

비교 시험에 제공하기 위한 금속 섬유 시트(4)는 사용하지 않는 이외는, 실시예(1)과 마찬가지로 하여 글래스 보수층을 형성하는 대조용 보수층을 제작하였다.

[실시예 3]

[보수글래스층의 밀착성 비교시험]

상기 본 발명의 보수층 및 대조용 보수층을 사용하여, JISR 420에 규정된 글래스라이닝의 밀착시험을 각각의 글래스 보수층에 대하여 행하였다. 그 결과를 아래 제 3 표에 나타내었다‘

[제3표]

* : 낙하높이 1m까지 보수층의 파손없음. 단 1m를 초과하면 보수층은 파손되며 크게 박리된다.

** : 낙하 높이 5m까지 보수층의 파손없음. 단 5m를 초과하면 낙하점에서 소규모의 파손이 인정되었지만 큰 박리는 없었다.

[실시예 4]

[보수글래스층 성능비교시험(1)]

실시예 (3)의 비교시험에서 사용한 본 발명의 보수층 및 대조용 보수층 각각으로의 고압수제트(노즐출구 압력 130㎏/㎠, 노즐거리 1m, 취부시간 1분)의 취부에 의한 충격시험, 즉 보수글래스층의 성능평가시험을 행하였다.

그결과, 대조용 보수층은 크게 박리되는데 비하여 본 발명의 보수층은 취부위치에서 소규모의 파손부위가 인정되었지만, 박리의 확대는 없었다.

[실시예 5]

[보수글래스층 성능비교시험(2)]

실시예 (3)의 비교시험에서 사용한 것과 같은 본 발명의 보수층 및 대조용 보수층 각각을 가지는 제4도에 나타낸 글래스라이닝 제 14㎥ 반응기 -12(2, 5m^1.D×4m^H)의 내부 중앙에 선회형 제트식 세정기(13)를 설치하고 고압수제트(노즐 출구출력 200㎏/㎠)의 취부에 의한 충격시험, 즉 보수글래스층의 성능평가시험을 행하였다.

그 결과, 대조용 보수층은 시험개시후 1시간에서 보수층이 박리한 것에 대하여, 본 발명의 보수층은, 시험개시후 8시간 경화하여도 보수글래스층의 박리는 발생하지 않았다.

Claims (4)

1. 글래스라이닝 기기의 라이닝 글래스층의 보수방법에 있어서, (a) 라이닝 글래스층의 파손부를 연마하여 글래스라이닝 기기의 기본 금속을 노출하는 단계와, (b) 상기 파손부의 형상에 적합한 금속 섬유 시트를 상기 기본금속에 용접 접합하는 단계와, (c) 상기 금속 섬유 시트가 용접된 파손부에, 금속 알콕사이드를 포함하는 졸겔수용액 보수제를 도포하여 함침시켜 반응고화하는 단계와, (d) 상기 보수제를 도포한 파손부를 기본 금속과 보수부 주위의 라이닝 글래스층에 인장응력을 일으키는 온도보다 낮은 온도로 가열하는 단계와, (e) 상기 공정(c) 및 (d)를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 라이닝 글래스층의 보수방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도는 300 내지 350℃인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 라이닝 글래스층의 보수방법은 상기 보수제를 상기 금속 섬유 시트에 도포하여 함침시킨후 누름판에 의해 상기 금속 섬유 시트에 압력을 가한 상태에서 상기 보수제를 반응고화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 누름판은 자석에 의해 상기 금속 섬유 시트에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법.