(57)【要約】【課題】本発明は、内容物に対して耐食性に優れかつ、経年変化が少ない、搬送及び保管の両方に対応できる容器を提供する。【解決手段】耐食性容器１は、容器２の壁面（タンク３の内面３ｄ、蓋４の内側４ｂ）に付着させたポリシラザンの有機溶媒溶液を加湿及び酸化処理することで形成されたシリカ製の被膜５を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の容器の壁面に付着させたポリシラザンの有機溶媒溶液を加湿及び酸化処理することで形成されるシリカ製の被膜を備えることを特徴とする耐食性容器。
【請求項２】
前記壁面は、少なくとも前記容器の内面であることを特徴とする請求項１に記載の耐食性容器。
【請求項３】
前記容器は、有底円筒上のタンクと、このタンクの開口部を塞ぐ蓋とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐食性容器。
【請求項４】
前記ポリシラザンは、ペルヒドロポリシラザン、または、その変性物であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の耐食性容器。
【請求項５】
容器の壁面にポリシラザンの有機溶媒溶液を付着させる塗膜形成工程と、
前記塗膜形成工程後の前記壁面に熱を加える加熱工程と、
前記塗膜形成工程後の前記壁面に酸素を供給する酸化工程と、
前記塗膜形成工程後の前記壁面に水分を供給する加水工程と、
を実施することで、前記壁面にシリカ製の被膜を形成することを特徴とする耐食性容器の製造方法。
【請求項６】
前記加水工程と前記酸化工程とは、前記加熱工程よりも後に実施することを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項７】
前記加水工程と前記酸化工程とは、所定の水分を含む湿り空気によって、前記加熱工程よりも後に実施することを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項８】
前記加水工程と前記加熱工程と前記酸化工程とは、同時に行われることを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項９】
前記加水工程と前記加熱工程と前記酸化工程とは、所定の温度及び水分量に調整された湿り空気によって実施されることを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１０】
前記加水工程と前記加熱工程とを加熱された水蒸気によって実施した後、前記酸化工程を乾燥空気によって実施することを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１１】
前記加熱工程と前記酸化工程とは、前記加水工程よりも前に実施されることを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１２】
前記加熱工程と前記酸化工程とを加熱した乾燥空気によって実施した後、前記加水工程を実施することを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１３】
前記加熱工程は、ヒータによって実施されることを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１４】
前記容器をチャンバの中に入れ、このチャンバの中を真空引きし、前記チャンバの中の水分及び酸素を除去する減圧工程の後に、
前記塗膜形成工程は、実施することを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１５】
前記塗膜形成工程は、乾燥した不活性ガス雰囲気中で実施されることを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１６】
前記ポリシラザンの有機溶媒溶液は、前記塗膜形成工程で前記容器の壁面に向かって霧状に噴霧されることを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【請求項１７】
前記ポリシラザンの有機溶媒溶液は、前記容器の中を真空引きした後に前記塗膜形成工程で前記容器の内面に向かって霧状に噴霧されることを特徴とする請求項５に記載の耐食性容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカ製の被膜が形成された耐食性容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼は、大気雰囲気中において不動態被膜と呼ばれる１００万分の数ｍｍ程度の酸化膜が形成されるため、耐食性に優れている。また、ステンレス鋼は、加工性、強度、耐熱性、耐久性などの機械特性にも優れている。このため、ステンレス鋼製容器は、化学物質や有機溶媒など純度を維持した状態で液体や粉体を取扱う容器として、広く使用されている。
【０００３】
しかし、長期間保存することによって、不動態化被膜を破壊してステンレス鋼と反応する化学物質、或いはステンレス鋼の構成元素（鉄、クロム、ニッケルなど）が析出して内容物に混ざることを防止する必要のある物質に対して、ステンレス鋼製容器を使用できない。したがって、これらの物質の保管や運搬に、ガラス製容器やプラスチック製容器、内面に樹脂などの水系コーティング組成物をコーディングした金属製容器（例えば、特許文献１参照。）、ボトル又はオーバーパック内に使い捨てフィルムパウチを装着した容器（例えば、特許文献２参照。）などが使用される。
【０００４】
【特許文献１】
特表２００１−５２６７１６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特公平６−９９０００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガラス製容器は、振動や衝撃などに対する耐久性が低く、十分な機械強度を得るために肉厚にすると重量が増すので、搬送用容器として不向きである。また、プラスチック製容器は、有機溶媒に対して弱く、時間経過や熱などによって揮発成分が抜けて材料が劣化するとともに、この揮発成分が内容物に溶け込むことで、内容物の純度を低下させてしまうので、耐候性や長期保管の面において保管用容器として不向きである。
【０００７】
金属製容器は、樹脂コーティングを施すために、被コーティング面にブラスト処理を施すなどの下地処理が必要である。そして、洗浄工程が増えるなど製造工程が複雑になる。また、コーティングは、プラスチック製容器と同様に、有機溶剤に対して溶解しやすく、経年変化によって、劣化する。
【０００８】
このように、搬送から保管まで同じ容器で対応できないため、その都度情況に応じて内容物を移し替えなければならないという問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、内容物に対して耐食性に優れかつ、経年変化が少ない、搬送及び保管の両方に対応できる耐食性容器、及びこの耐食性容器を容易に造ることのできる耐食性容器の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る耐食性容器は、金属製の容器の壁面に付着させたポリシラザンの有機溶媒溶液を加湿及び酸化処理することで形成されたシリカ製の被膜を備える。ポリシラザンの有機溶媒溶液は、少なくとも容器の内面に付着される。
【００１１】
本発明に係る耐食性容器の製造方法は、容器の壁面にポリシラザンの有機溶媒溶液を付着させる塗膜形成工程と、塗膜形成工程後の壁面に熱を加える加熱工程と、塗膜形成工程後の壁面に酸素を供給する酸化工程と、塗膜形成工程後の壁面に水分を供給する加水工程とを実施することで、壁面にシリカ製の被膜を形成する。
【００１２】
加水工程と酸化工程とは、加熱工程の後に実施する。この場合、加水工程と酸化工程とは、所定の水分を含む湿り空気によって同時に実施しても良い。
または、加水工程と酸化工程と加熱工程とを同時に実施しても良い。この場合、所定の温度及び水分量に調整された湿り空気によって、加水工程と酸化工程と加熱工程とを同時に実施する。
または、加水工程と加熱工程とを加熱した水蒸気によって実施した後、酸化工程を乾燥空気によって実施しても良い。
または、加熱工程と酸化工程とを加水工程よりも前に実施する。この場合、加熱工程と酸化工程とは、加熱した乾燥空気によって同時に実施しても良い。
【００１３】
または、加熱工程は、ヒータによって実施する。
【００１４】
容器をチャンバの中に入れ、このチャンバの中を真空引きし、チャンバの中の水分及び酸素を除去する減圧工程の後に、塗膜形成工程を実施する。または、塗膜形成工程は、乾燥した不活性ガス雰囲気中で実施する。
【００１５】
また、ポリシラザンの有機溶媒溶液は、塗膜形成工程で容器の壁面に向かって霧状に噴霧する。または、ポリシラザンの有機溶媒溶液は、容器の中を真空引きした後に塗膜形成工程で容器の内面に向かって霧状に噴霧する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る一実施形態の耐食性容器１を図１及び図２を参照して説明する。図１の耐食性容器１は、容器２を構成する有底円筒状のステンレス鋼製のタンク３とこのタンク３の開口部３ａを塞ぐ蓋４とを有している。タンク３の開口部３ａは、蓋４を取付けるフランジ３ｂが形成されている。フランジ３ｂと蓋４とは、互いに合わさる範囲にシート面３ｃ，４ａがそれぞれ形成されている。タンク３の内面３ｄと、タンク３の中に露出する蓋４の内側４ｂと、フランジ３ｂと蓋４のシート面３ｃ，４ａとは、シリカ製の被膜５が形成されている。
【００１７】
この被膜５は、ポリシラザンの有機溶媒溶液（以下ポリシラザン溶液とする）をタンク３の内面３ｄ、蓋４の内側４ｂ、及びフランジ３ｂと蓋４のシート面３ｃ，４ａに付着させ、加湿、及び酸化処理することで形成される。なお、ポリシラザン溶液は、ポリシラザンを所望の添加物と共に有機溶媒に溶解したものである。
【００１８】
ポリシラザンは、（ＳｉＨ２ＮＨ）または（ＳｉＲ１Ｒ２ＮＲ３）の構造単位を有し、数平均分子量が約１００〜５００００で、かつ、Ｓｉ／Ｎの平均原子比の範囲が０．７〜３．０である。なお、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、もしくはこれらの基以外でフルオロアルキル基等のケイ素に直結する基が炭素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基、アルコキシ基の内のいずれかを示している。ただし、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の内の１つまたは２つは、水素原子である。
【００１９】
有機溶媒は、芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼンなど）、飽和炭化水素化合物（ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｉ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｉ−ヘプタン、ｎ−オクタン、ｉ−オクタン、ｎ−ノナン、ｉ−ノナン、ｎ−デカン、ｉ−デカンなど）、エチルシクロヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、デカヒドロナフタレン、ジペンテンなどの中から選ばれる少なくとも１種である。
【００２０】
上記のポリシラザンの他に、ペルヒドロポリシラザン、ポリオルガノ（ヒドロ）シラザン、ポリメタロシラザン、ポリシロキサザン、ポリボロシラザン、無機シラザン高重合体、改質ポリシラザン、共重合シラザン、アルコール付加ポリシラザン、ケイ素アルコキシド付加ポリシラザン、グリシドール付加ポリシラザン、アセチルアセトナト錯体付加ポリシラザン、金属カルボン酸塩付加ポリシラザン、アミン類／酸類付加ポリシラザン等の変性ポリシラザンを用いても良い。
【００２１】
ポリシラザン溶液には、必要に応じて適当な充填剤や増量剤を加えることができる。充填剤の添加量は、ポリシラザン１重量部に対して０．０５〜１０重量部の範囲、好ましくは、０．２〜３重量部の範囲がよい。また、必要に応じて、各種顔料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ｐＨ調整剤、分散剤、表面改質剤、可塑剤、乾燥促進剤、流れ止め剤などを加えても良い。
【００２２】
次に、耐食性容器１の製造方法について説明する。本実施形態の耐食性容器１の製造方法は、塗膜形成工程と、加熱工程と、酸化工程と、加水工程とを有している。
【００２３】
塗膜形成工程は、ポリシラザン溶液を容器２の壁面に付着させる工程である。なお、本実施形態において、容器２の壁面として、タンク３の内面３ｄ、蓋４の内側４ｂ、及びシート面３ｃ，４ａを対象に被膜５が形成されているが、タンク３の外面や蓋４の外側にもシリカ製の被膜を形成しても良い。タンク３や蓋４の外側をシリカ製の被膜で覆うことで、内容物を出し入れするときにその内容物が付着して、容器を腐食することを防止することができる。
【００２４】
ポリシラザン溶液は、スプレーガンで霧状に噴霧され、容器の内面に付着する。ポリシラザン溶液は、水分及び酸素と反応してシリカ製の被膜になる。したがって、塗膜形成工程前及び塗膜形成工程中は、乾燥した不活性ガス雰囲気中で容器を取扱う方が好ましい。不活性ガスとして窒素ガスを使用すると安価であるとともに入手が容易である。なお、窒素ガスのほかに、不活性ガスとして二酸化炭素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを単独で、或いは混合して使用しても良い。
【００２５】
容器２の壁面を乾燥した不活性ガス雰囲気中に晒す場合、容器２全体をチャンバに入れ、チャンバの中を不活性ガスで置換する。置換は、チャンバの中を真空引きした後、不活性ガスを充満させて行われる。チャンバの中を真空引きすることで、水分及び酸素を確実に除去することができる。被膜を容器の内面にのみ形成する場合、容器の中を真空引きし、不活性ガスに置換する。
【００２６】
このように、塗膜形成工程は、容器をチャンバに入れ、このチャンバを真空引きする減圧工程の後に行うので、ポリシラザン溶液を水分や酸素と触れさせることがない。したがって、ポリシラザン溶液は、シリカにセラミックス化することなく、壁面に均一に付着することができる。
【００２７】
また、減圧工程において、真空引きした後、不活性ガスで置換する代わりに、ポリシラザン溶液を容器の壁面に噴霧してもよい。ポリシラザン溶液は、スプレーガンで噴霧する他、ディップコート（浸漬）、ロールコート、スピンコート、流し塗り等で付着させても良い。
【００２８】
容器をチャンバに入れる変わりに、ポリシラザン溶液を不活性ガスで霧状に噴霧することで、ポリシラザン溶液が容器の壁面に付着する前に空気中の酸素及び水分と反応することを防止しても良い。
【００２９】
加水工程は、所定の温度の蒸気をチャンバの中に送通し、ポリシラザン溶液に水分を供給する工程である。チャンバの中へ供給する蒸気の量を調節することで、チャンバの中の湿り度を調整する。チャンバの中における水分の密度を素早く均一化させるために、ファンなどで攪拌しても良い。なお、空気中に含まれる水分でも十分な水分量を供給することができるので、塗膜形成工程の後で容器を空気中に放置しても良い。また、容器の内面のみポリシラザン溶液を塗布した場合は、チャンバに対して行った上記のことを容器の中に対して実施する。
【００３０】
酸化工程は、チャンバの中に酸素を供給し、ポリシラザン溶液を酸化させる工程である。酸素は、空気をチャンバの中に送通することで行われる。この場合、加水工程によって供給される水分量を精度よく調整するために、酸化工程で供給する空気は、乾燥するか、湿り度を測定する。チャンバの中における酸素の密度を素早く均一化させるために、ファンなどで攪拌しても良い。
【００３１】
加熱工程は、塗膜形成工程後、容器に熱を加え、壁面に付着しているポリシラザン溶液を乾燥及び焼成する工程である。加熱は、容器の周りや中に配置したヒータによって行われる。このヒータの代わりに、加熱した不活性ガスをチャンバの中に供給しても良い。加熱条件は、ポリシラザン溶液の成分、及び有機溶媒の種類や濃度のほか、形成したいシリカ製の被覆の厚さ、容器の材質によって異なるが、常温（約２０℃）から容器の材質が変質しない温度まで、例えば金属製の場合、その部材の焼鈍し温度以下であることが好ましい。
【００３２】
酸化工程と同時に行う場合、加熱した乾燥空気をチャンバの中に供給することで、容器を加熱すると共に酸素をポリシラザン溶液の塗膜供給する。加水工程と同時に行う場合、加熱した水蒸気をチャンバの中に供給することで、容器を加熱すると共に水分をポリシラザン溶液の塗膜に供給する。加熱工程と酸化工程と加水工程とを同時に行う場合、湿り度を調整した空気を加熱し、チャンバの中に供給することで、容器を加熱すると共に酸素及び水分を容器の壁面に付着したポリシラザン溶液の塗膜に供給する。また、容器が導電性の部材又は磁性体、例えば炭素鋼や、ステンレス鋼（マルテンサイト系、フェライト系）などであれば、誘導加熱によって容器を加熱し、ポリシラザン溶液に熱を加えることができる。
【００３３】
塗膜形成工程の後、加熱工程と酸化工程と加水工程とまでの間に、チャンバの中を真空引きしても良い。チャンバの中を真空引きすることで、容器の壁面に付着しているポリシラザン溶液の塗膜の揮発成分を除去すると共に、浮遊するポリシラザン溶液がチャンバの中から除去される。したがって、チャンバの中に空気や水蒸気を供給した場合に、浮遊するポリシラザン溶液が空気中の酸素や水分と反応してシリカの粉体になることを防ぐことができる。シリカの粉体の飛散を防止することで、その後の洗浄工程を簡素化することができる。
【００３４】
各工程の順序は、（塗膜形成工程）→（加熱工程、酸化工程）→（加水工程）、（塗膜形成工程）→（加熱工程）→（酸化工程、加水工程）、（塗膜形成工程）→（加熱工程、酸化工程、加水工程）がある。また、塗膜形成工程よりも前に加熱工程を開始し、容器を昇温した状態で、塗膜形成工程を実施した後、酸化工程、及び加水工程を実施し、加熱工程を終了しても良い。
【００３５】
なお、本実施形態の耐食性容器の製造方法は、容器を形成した後、上記順序で容器の壁面にシリカ製の被膜を形成する。つまり、既存の容器に対してもシリカ製の被膜を容易に形成することができる。また、金属製の容器の場合、次に述べる順序で作られても良い。まず、容器を構成する各部材毎に互いの接合部を残して上記工程でシリカ製の被膜を形成する。又は、各部材の全体にシリカ製の被膜を形成した後、接合部近傍のシリカ製の被膜をはがす。次に、各部材を接合した後、接合部近傍の壁面に上記工程でシリカ製の被膜を形成する。容器を構成する部材は、胴部、下部鏡板、上部鏡板、フランジ、蓋等がある。胴部は、円筒上に成形した後シリカ製の被膜を形成してもよいし、平板の状態でシリカ製の被膜を形成し、ロールフォーミングで円筒上に成形して作られてもよい。各部材の接合は、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、レーザ溶接、電子ビーム溶接、被服アーク溶接、拡散接合、ろう付けなどによって行われる。
【００３６】
また、塗膜形成工程の前に、容器の壁面を表面処理し、ポリシラザン溶液の親和性、いわゆる濡れ性をよくすると共に、密着性を高める。表面処理は、電解研磨、エッチング、ブラスト、脱脂、洗浄、バフ研磨、フェルトポリッシング、鑢がけなどである。
なお、容器の壁面がシリカ製の被膜に覆われるので、容器の材質は、ステンレスのほか、鉄、アルミ、プラスチック、ガラス、ゴム等でも良い。
【００３７】
次に、低温効果型のポリシラザン溶液、具体的には、ペルヒドロポリシラザン溶液（クラリアントジャパン社製、ＮＬ−１１０Ａ、ＮＮ−１１０）を用いてステンレス鋼製の容器の内面にシリカ製の被膜を形成した施工条件を示す。シリカ製の被膜を形成する対照となる面は、容器の内側の壁面とした。胴部、下部鏡板、上部鏡板及びフランジを溶接して容器を形成した。容器の内面を洗浄及び脱脂した後、ペルヒドロポリシラザン溶液を中に流し込み、容器を傾けるなど、内側の壁面全体にペルヒドロポリシラザン溶液を付着させた。余ったペルヒドロポリシラザン溶液は、排出した。ペルヒドロポリシラザン溶液が付着した容器は、開口部を下に向けた状態で電気炉に入れ、回転させながら加熱した。ペルヒドロポリシラザン溶液に対する焼成条件、及び形成された被膜の外観上の評価を表１に示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
表１による条件で造られた耐食性容器について、それぞれ酸性溶液、及びアルカリ性溶液を注入し、放置した。１００時間後の酸性溶液を分析した結果、いずれの耐食性容器の場合についても酸性溶液中、またはアルカリ性溶液中に耐食性容器の金属成分は検出されなかった。また、各耐食性容器の内面に対して、浸透探傷試験を実施したが、ピンホールを含め腐食した箇所は発見されなかった。
【００４０】
このように、金属製の容器の内面または全面にポリシラザン溶液を塗布し、水分及び酸素によってセラミック化させ、シリカ製の被膜を形成することで、金属性容器としての耐久性、およびガラス性容器としての耐薬品性の両方に優れた耐食性容器を容易に製造することができる。つまり、容器が金属製であるので、ガラス製の容器などに比べて容器の壁が薄く、軽量であると共に、衝撃や付加応力にも優れている。また、内面にシリカ製の被膜が形成されているので、ガラス製の容器と同等の耐食性を有している。したがって、この耐食性容器は、薬品等内容物の純度を低下させること無く、保管と運搬の両方に用いることのできる容器として適している。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る耐食性容器によれば、金属性の容器の壁面がシリカ製の被膜で覆われているので、容器の金属成分を析出させること無く、すなわち内容物の純度を低下させること無く保管できる。また、容器が金属製なので機械特性に優れており、容器の重量を軽減することができ、持ち運びにも適している。したがって、この耐食性容器は、運搬と保管を同じ容器で行うことができる。
【００４２】
また、本発明に係る耐食性容器の製造方法によれば、容器の壁面にポリシラザンの有機溶媒溶液を塗布し、酸素と水分によってセラミック化させて、シリカ製の被膜を形成するので、施工が容易であると共に、既存の容器にも容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施形態の耐食性容器を示す断面図。
【図２】図１中のＦ２で示す部分を拡大した断面図。
【符号の説明】
１…耐食性容器、２…容器、３…タンク、３ａ…開口部、３ｄ…内面（容器の内面）、４ｂ…内側（容器の内面）、３ｃ，４ａ…シート面、４…蓋、５…被膜。
【図１】
2004217278.tif 000004
【図２】
2004217278.tif 000005