JPH0737675B2 - ゾルゲル法によるグラスライニング機器の局部補修方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学工業、食品工業等
の産業分野で用いられる反応器、および貯槽などの容器
内壁面に被覆されたライニングガラス層の破損部に、ゾ
ルゲル法によりガラスを形成させることを特徴としたグ
ラスライニング機器の局部補修方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゾルゲル法によるグラスライニン
グ機器の局部補修方法としては、本出願人による特開平
２−240282号、特開平２−240283号、特開平２−258985
号、および特願平２−112378号に開示されている、金属
アルコキシド等の有機金属化合物および金属塩類を含ん
だゾルゲル水溶液を出発原料とする補修剤を用いた各種
補修法がある。 これら従来の補修方法は、補修剤の破
損部への塗布、補修剤の乾燥、ゾル化、ゲル化、および
300℃程度の温度条件下での補修剤の加熱からなる一連
の工程を経てガラスを形成し、このガラス形成工程のみ
を補修ガラスが正常なライニングガラス層とほぼ同じ厚
みに達するまで反復することを特徴としている。

【０００３】特に、特開平２−258985号は、補修剤水溶
液のゲル化前に無機質充填材を混合して使用した補修方
法を開示し、また特願平２−112378号は、補修部の形状
に適合するよう形成した無機質シート材を補修部に貼り
付けた後に、前記シート材上にゾルゲル水溶液補修剤を
塗布する補修方法を開示している。

【０００４】上記いずれの補修方法も、補修部に要求さ
れる耐蝕性をはじめとする諸特性を維持する一方で、所
望厚みの補修層の形成に必要な補修工程の反覆回数を減
少させる効果を奏するものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の補修方法で
得られた補修部は、JISR4201（鉄生地との密着性を評価
する鋼球の落球試験) に規定されたグラスライニングの
密着性試験に合格しているが、当該密着性試験値は、破
損部周囲のグラスライニング層の密着性試験値の1/10以
下にとどまっている。 また、補修を終えたグラスライ
ニング機器を使用に供した場合、補修部周囲のライニン
グガラス層に比べて補修部表面の滑沢性が劣り、当該表
面への容器内残留物の付着が顕著になる傾向が認められ
る。

【０００６】この付着物を除去するために、高圧水のジ
ェット吹付けによりグラスライニング面を洗浄すると、
補修部が高圧ジェット水の強力な機械的衝撃を受けて剥
離、もしくは損傷する懸念があり耐久性に問題がある。

【０００７】すなわち、補修部の素地金属への密着性を
向上させることが、解決を要する主たる課題なのであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みて発明されたものであり、その要旨とするところは、
まず従来の無機質シート材に代えて、破損部の形状に合
わせて形成した金属繊維ウェブ、金属繊維織成布、もし
くは金属繊維不織成布等からなる金属繊維シートを、研
磨して露出させた破損部の素地金属面に置き、この金属
繊維シートを素地金属に、部分的に点状（図３参照）あ
るいは線状に溶接して接合する。さらに、溶接が完了し
た破損部に、金属アルコキシドを含むゾルゲル水溶液補
修剤を塗布して、含浸させて、前記補修剤を反応固化さ
せた後、補修剤塗布部を補修部周囲のライニングガラス
層への亀裂発生を引き起こさない温度条件（約300 ℃〜
約350 ℃）下で加熱してガラス化させ、前記接合金属繊
維シートと一体的に固化した補修ガラス層を形成する。
この補修ガラス形成のための一連の操作を必要な補修層
の厚みが得られるまで反覆する。

【０００９】すなわち、本発明の補修方法は、(a) 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
を含むライニングガラス層を研磨して、機器の素地金属
面を露出し、(b) 破損部の形状に適合する金属繊維ウェ
ブ、金属繊維織成布、もしくは金属繊維不織布等から構
成される金属繊維シートを、露出した素地金属面に部分
的に溶接接合し、(c) 破損部に溶接した金属繊維シート
に、金属アルコキシドを含むゾルゲル水溶液補修剤を塗
布、含浸させて金属繊維間隙を充填し、かつ前記補修剤
を反応固化し、(d) 補修剤が塗布された破損部を、素地
金属との熱膨張差により周囲のライニングガラス層に損
傷を与えない温度条件下で加熱して、ガラスを形成し、
(e) 前記工程(c) および(d) を反覆して、補修ガラス層
に生じた間隙を充填して金属繊維シートとガラスが一体
化した補修層を形成する、ことを特徴とした、グラスラ
イニング機器のライニングガラス層の補修方法を提供す
るものである。

【００１０】

【実施例】本発明の構成を添付した図面に沿って詳細に
説明する。

【００１１】図１に示したように、グラスライニング機
器の金属素地１上に被覆したライニングガラス層２の破
損部３を補修するため、破損部３を含むライニングガラ
ス層２を研磨して金属素地１を露出させる。破損部３の
形状に適合する金属繊維シート４を露出金属素地１上に
置き、抵抗溶接により金属繊維シート４を露出金属素地
１に接合する。この溶接は金属繊維シート４の全面に施
す必要はなく、その溶接方法は、例えば、点溶接５（図
３参照）、あるいは線状の溶接でもよい。また、溶接部
の間隔は、10mm〜15mm程度が好ましく、溶接部の間隔が
小さすぎると後続の補修工程において、ゾルゲル水溶液
補修剤が破損部３に十分に浸透しない現象を招く。次
に、金属繊維シート４が溶接された破損部３に、ゾルゲ
ル水溶液補修剤を塗布、含浸させて、補修剤を反応固化
した後に、これを加熱して補修ガラス層６を形成する。
このガラス形成工程を補修ガラス層６が、周囲のライニ
ングガラス層２の厚みに達するまで反復する。

【００１２】溶接した金属繊維シート４に補修剤を塗布
し、含浸させた後、補修ガラス６上面からの金属繊維の
突出を防ぐために、補修部の形状とほぼ適合する押え板
７で補修部をライニングガラス層２の厚み以下にまで圧
縮した状態で、柔軟性のある断熱材８で囲まれ、磁石９
により補修部への着脱が自在のヒーター10を備えた加熱
装置11（図２参照）を用いて、300 〜350 ℃の温度で加
熱して補修ガラスを形成し、その後さらに補修ガラス表
面の封孔仕上処理を行う。

【００１３】本発明の補修方法への使用に適したゾルゲ
ルガラス水溶液補修剤の一例としては、下記表１に示し
た組成のゾルゲル水溶液を、25℃で１時間撹拌混合して
調製したものを使用するのが好ましい。

【００１４】

【表１】

【００１５】金属繊維シート４の溶接は、部分的抵抗溶
接であるので、溶接熱により破損部周囲のライニングガ
ラス層２に亀裂を起こすことはない。また、ゾルゲル水
溶液補修剤は、ガラス形成後に生じた金属繊維シート４
の繊維間隙および充填材粒子の間隙も充填するので、金
属素地１に溶接した金属繊維シート４と一体的に固化し
て間隙の無い緻密な補修層が構築される。

【００１６】実施例１：補修ガラス 層の密着性検定試験 本発明で得られた補修ガラス層を、JISR4201（高さ45cm
から200g鋼球を落下させてガラスの素地金属からの剥離
状態を観る検定試験) に規定された密着試験を行うた
め、試料として、厚さ６mm、80mm角のSS41鋼板に、厚さ
１mmのグラスライニング層を被覆し、その中央部に約60
mm角のライニング層の破損部を作成し、ガラス層を研磨
して、破損部の鋼素地面を露出させた。

【００１７】上記破損部に、SUS316ステンレス鋼の線径
約12μｍ、厚み約５mmの金属繊維シート４を置き、市販
のスポット溶接機を使用して、図３に示したような10mm
間隔の点溶接５により、金属繊維シート４を破損部の鋼
素地面に溶接接合した。

【００１８】下記表２に示した組成のゾルゲル水溶液
を、25℃で１時間撹拌して調製した補修剤を用いた。

【００１９】

【表２】

【００２０】次に、金属繊維シート４を溶接接合した破
損部に前記補修剤を塗布し、含浸させ、その上に55mm角
のミラー仕上げしたSUS316製押さえ板７を置き、磁石7a
で固定し、室温で30分間放置して補修剤を固化した。そ
して、固化した補修剤を 350℃で10分間加熱処理してガ
ラス化し、前記金属繊維シート４と一体的に固化した約
１mm厚さの補修ガラス層６を形成した。なお、ゾルゲル
ガラスは、鉄と反応してリン酸鉄を形成するので鉄素地
との密着力が強いが、ステンレス鋼とは反応しないの
で、押さえ板７の側面に補修剤が接着する心配はない。

【００２１】補修ガラス層６は、この段階ではまだ多孔
性であるので、前述した補修剤の塗布、含浸、固化、 3
50℃で10分間の加熱の操作を繰り返し、最後にセラミッ
ク粉末を含まない補修剤を用いた補修によって気孔を塞
ぎ、本実施例の補修ガラス層を得た。

【００２２】実施例２：比較対照用 補修ガラス層の作製 比較試験に供するため、金属繊維シート４を使用しない
以外は、実施例１と同様にしてガラス補修層を形成する
対照用補修層を作製した。

【００２３】実施例３：補修ガラス 層の密着性比較試験 上記本発明の補修層および対照用補修層を用いて、JISR
4201に規定されたグラスライニングの密着試験をそれぞ
れのガラス補修層に対して行った。その結果を下記表３
に示した。

【００２４】

【表３】

【００２５】実施例４：補修ガラス 層性能比較試験（そ
の１） 実施例３の比較試験で用いた本発明の補修層および対照
用補修層それぞれへの、高圧水ジェット（ノズル出口圧
力 130kg／cm² 、ノズル径２mm、ノズル距離１ｍ、吹付
時間１分）の吹付けによる衝撃試験、すなわち補修ガラ
ス層の性能評価試験を行った。

【００２６】その結果、対照用補修層は大きく剥離した
のに対し、本発明の補修層は、吹付け位置で小規模の破
損部位が認められたが、剥離の拡大はなかった。

【００２７】実施例５：補修ガラス 層性能比較試験（そ
の２） 実施例３の比較試験で用いたものと同様の本発明の補修
層および対照用補修層それぞれを有する図４に示したグ
ラスライニング製14m³リアクター12 (2.5m^I.D ×４
ｍ^H ) の内部中央に旋回型ジェット式洗浄器13を設置
し、高圧水ジェット（ノズル出口圧力 200kg／cm²)の吹
付けによる衝撃試験、すなわち補修ガラス層の性能評価
試験を行った。

【００２８】その結果、対照用補修層は、試験開始後１
時間で補修層が剥離したのに対し、本発明の補修層は、
試験開始後８時間経過しても補修ガラス層の剥離は生じ
なかった。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、金属繊維シートが、ラ
イニングガラス層破損部の金属素地面に溶接されるの
で、補修層と金属素地との間には、従来技術の接着状態
よりはるかに強力な機械的結合力が生じ、さらに、ゾル
ゲル水溶液補修剤を前記金属繊維シートに塗布し、含浸
させることにより、補修剤自身が加水分解、脱水縮合反
応して、ガラス化すると共に金属繊維シートとガラス層
が一体的に固化して結合するので、機械的衝撃に強い補
修層が形成されるのである。

【００３０】すなわち、本発明の方法によりライニイン
グガラス層に生じた破損部の補修を行うと、補修ガラス
層と金属素地との密着力が顕著に向上し、機器の寿命も
改善されるのである。また、機械的衝撃により補修部に
損傷が生じても、小面積に留まり、大きく剥離するおそ
れがなく、再補修も容易に行える。加えて、本発明の方
法は図２に示したような複雑形状箇所（例えば、湾曲部
位）にも適用可能である等の様々な優れた効果を奏する
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により補修した補修部の拡大断面図であ
る。

【図２】本発明による補修状態を示す断面図である。

【図３】金属繊維シートを補修部に溶接した状態を示す
平面図である。

【図４】本発明による補修層の洗浄試験の実施状態を示
す模式図である。

【符号の説明】

１…金属素地 ２…ライニングガラス層 ３…破損部 ４…金属繊維シート ５…溶接部 ６…補修ガラス層 ７…押え板 7a…磁石 ８…断熱材 ９…磁石 10…ヒーター 11…加熱装置 12…リアクター 13…旋回型ジェット式洗浄器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グラスライニング機器のライニングガラ
   ス層に生じた破損部の補修方法であって、下記の工程、
   すなわち、 (a) ライニングガラス層の破損部を研磨して、グラスラ
   イニング機器の素地金属を露出し、 (b) 前記破損部の形状に適合する金属繊維シートを、前
   記素地金属に部分的に溶接接合し、 (c) 前記金属繊維シートに、金属アルコシドを含むゾル
   ゲル水溶液補修剤を塗布、含浸させて反応固化し、 (d) 前記補修剤を塗布した破損部を、素地金属との熱膨
   張差により破損部周囲のライニングガラス層に損傷を与
   えない温度で加熱し、および (e) 前記工程(c) および(d) を反復する、 ことを特徴とするゾルゲル法によるグラスライニング機
   器の局部補修方法。
2. 【請求項２】 前記温度が、約 300℃〜約 350℃である
   請求項１に記載の補修方法。
3. 【請求項３】 押え板によって前記金属繊維シートに圧
   力を負荷した状態で、前記金属繊維シートに含浸した前
   記補修剤を反応固化する工程をさらに含む請求項１もし
   くは２に記載の補修方法。
4. 【請求項４】 前記押え板が、磁石によって前記金属繊
   維シート上に固定される請求項３に記載の方法。