グラステール製機器補修用レジン｢タフジン+G[qsfeeL

Repc[ir(特許出願中)
Resin‖Tclfuiin門(化)技術部

製品開発課

山添

Katsumil光CauSein various
industrialfields
Of cleanness
anddamaged
in mild condition
while
used
such as brewage
area,
weto
usually
repairof glass with someresin.Althoughresin is easy
handledue
to its feature
it's adhesion
to glass
is rathertemperaturecurlng,of lovweak･
developed
has greatly
improved
toOur
nevly
=Tafujinsolutions
glass in various
adhesion

Glass‑lined
corrosionequipment
resistance.

is巳勝
Yamazoe

Inusedwidely
they aredamaged
parts
case

technology
andwithmodification
catalysts.
specialfiller
colourcobalt‑bhled
and the someThis paper
describes
the otltline of
Tafujin"Taftljin''containsof ourglass.

bigb

corrosion

with

other

resistanceasand

thecomparison

2

レジンの耐食性

resinsonthemarket.

まえきが1.

当社のグラステール製機器は,高級耐食材料として石油化学,医薬,農薬,染料などのファインケミカル,食品工業などあらゆる分野で使用され,各プロセス忙重要な役割を果してきた｡グラスチ‑ル製機器はその用途ケこ応じて,グ

レジンは通常有機系高分子であり,構造中にミクロのスキマがあり,薬液を吸収する基を持っている.従って薬液中では膨潤し,重量増加をする｡レジンの構造中R=,薬液ラスの種類,厚み,検査方法を選定して製作されているFL対し溶解する構造のもの,未硬化成分などがあると,次第vL̲膨潤度ほ大きくなって行き,薬液vL対して強い構造のが,使用中の不測の事故などによる原因でグラスが損傷し部分のみを残して平衡VL達するo

た場合,直ちに補修を行なう必要がある｡補修方法K:は,が含まれていて,それが薬液に対して溶解して行くものであればそれらも溶解する.第1図に膨潤率(重量増加率)

マイルドな条件下でのレジンによる補修から,シビアな条件下でのタンタル補修まで種々ある.
今回新たに開発したグラスチ‑ル製機器補修用レジン｢タフジン+紘,当社グラス部と同色のコバルトブル‑の,もちろん,充てん材などの典型的な例を示す.供試レジンはエポキシ系市販品で,縦軸R:膨潤酸に対して可溶な充てん材が王昆入されているooC
Aは100純水のデータ
率,横軸VL浸漬日数を示す｡

マイルドな条件で使用されることを目的としたものであBは20で,ある期間膨潤した後,平衡VL̲達している｡
oCのデータで充てん財が溶解していく過程がよ塩酸70る｡

く判る｡

高密着性エポキs'系レジンであるD

主に比較的低温度の本稿では,この｢タフジン+の特性について報告するo

ちなみに,グラスは膨潤率は0であり,表面より溶解し1.グラステール製機器のレジン補修のための必ていくため,寿命予想ほ容易であるが,レジンの場合は不安定な要素が多いため,マイ)i,ドな条件の使用むこ限られて要条件
1.

1

いる｡

レジンと被祐修部との高い密着性グラスチ‑)t'製機器をこ使用される各種薬液に対して長期間密着性が保持できなけれは意味がない｡
レジンで補修する場合,必ずグラス面と接する部分があるo

上記の結果より,膨潤度の/トさいこと,充てん材なども高耐食のものを使用することが,レジン耐食性を高めるために必要である｡また膨潤率が′J＼さければ,薬液がたとえレジンを温めて被補修部に刷り込んでもグラスとレジンの間にはミクロなすきまができる｡そのすきまを通って毛管現象により薬液が浸透し,レジンとグラスの界面を破10㌔3e＼壊する｡

A亡

界面の破壊はグラス表面のS'ラノ‑)i,塞(Si‑OH)が可き容化することV‑よって起こる｡アルカl)成分の含まれている
通常のグラスでは,表面がアルカリ性となり早く可溶化す＼【勺ヒ心JコbO＼｡F蛋るo一方金属面は,グラスよりも可溶化しにくい構造にな㌔‑‑‑‑巳ーーっていて,金属面の密着性はグラス面よりも大きい｡また界面への薬液の浸透は,レジンを通しての浸透の数百倍の20速度で起こるとも言われている｡そのため補修した場合,

40

Ti皿e剥離は必ずレジンとグラスの界面より起こる｡従ってグラ

第1匡Ⅰレジンの膨潤率曲線

スとレジンの密着性を高めることが重要な問題である｡

Fig.

Vol.

32

No.

2(1988/8)

1

神鋼ファウドラー技報

Absorption

curves(days)of resin60%

鉄生地に達しても,液が更新されず,飽和状態となり,秩3.

生地防食効果も大きく,レジン自体の変形も′トさい｡

3. 1構成1. 3

レジンの弾力性｢タフジン+の特長｢タフジン+は,宙体と同一色調のコバ/i,トブ/L'‑色をレジンの熱膨脹係数はグラスの数倍もあるため,その弾力性(可とう性とも言う)で熱応力を吸収しなければならした主剤と,透明な硬化剤およぴ下地処理剤より構成されない｡

るためのものである｡主剤と硬化剤を混合し,下地処理し

1. 4

作業

性

レジンによる補修は現地かつ缶体内の作業となるため,常温硬化に近い作業性を有するものでなけれはならない｡ている｡下地処理剤は,被補修部に安定した密着力を与えた被補修部に塗布することにより,従来のレジン補修と同様な施工法で,補修跡の目立たない硬化物を得るようにしたものである｡

また垂直面に塗布する場合,流れないようなものにしな

3. 2

けれはならない｡このように作業性の良いことは,品質を安定させるのに非常に重要な点である.

エポキシレジンが硬化剤と混合されるとエポキシ基と硬化剤が重合し,橋かけを行い,三次元高分子を生成して硬硬化特性

その他,外観など考慮すべき点ほ数多くある｡

化する｡付加重合であるため,反応生成物ができず,安定

このように,レジンで補修するには,種々の条件を検討な硬化物を得る｡このようにレジンの硬化は化学反応によしなケナれはならない.

今回,種々検討した結果,当社でも現在使用され,取りって起こるため,反応の完結を調査しておくことは重要な事であるo反応は非常K=複雑であるが,今回は簡単なテス扱い易いエポキシ系レジンを取り上げた.

トで定量化を試みた｡すなわち,各種温度,時間で硬化し2.エポキシ系レジンの特長たものを一定時間アセトン液に浸漬し,その膨潤度を測定することにより硬化過程を定量化したoこれは,アセトンの1分子中に2個以上のエポキシ基エポキシ系レジンは,を有し,適当な硬化剤によって3次元化した硬化物を与える化合物の総称であるが,一般的忙は,ビスフェノールAような有機溶剤に対する耐食性を意味するものである｡第oC,3囲は,100 oCでの硬化曲
30 oCで,第4図は70とエビクロルヒドリンの反応で得られるビス7ェノールAジグ1)シジ/I,エーテ)I,を指すことが多いo第2図にその構線を示す｡縦軸はアセトン浸漬による膨潤率,横軸は硬化造と特性を示す｡

第3国の矢印の点は,エポキシ系レジンが汎用的に補修用レジンとして使用されるのは,分子両端忙あるエポキシ基および中間シこある水2時間,後硬化したものである｡

30時間を表わす｡

oCでは有機溶剤vL対する安定度は悪い｡
oCで30 oCで硬化後,さらに70｢タフジン+は常温硬化塾

酸基の大きな反応性によることが多く,硬化剤の選択によのt/ジンではあるが,有機溶剤に対して安定になるために100 oCでは,硬化時の発は必ず加熱硬化が必要である｡

り,室温硬化も可能で,硬化収縮も小さく,作業がやり易熱が大きく,不均一硬化が行われていることを示していいこと,親水基と疎水基が分子内に存在するため,各種被着体との蒙着陸が短めて大きいためである｡また各撞充

io‑‑ccc:I‑o‑cE2一三◎

CH2CHニーCH2＼ /てん材や,希釈材を混合しても反応阻害を起こすことが少0く配合上の長所となっている｡硬化剤も多数あり,その変性品も含めると膨大な数紅上る.また充てん材の種類,量丑eactivity

FZexl'biJiL), fleat resistance･によってもその特性を変化させることも可能であり,これらを配合することVLより,用途にあったエポキシ系レジンができるo

上記の配合技術をレジンの変性と称するが,この変性技術を.S区使して,グラスチ‑)I,製機器補修用として開発されたものが｢タフジン+である｡次章では,このレ◎CⅢ3‑o‑‑o‑令‑卜◎Reactilit), adhesl'on･

tougblleSS

cH2C守cP2CfもO

Corrosionresistance

第2図
Fig.

エポキシ樹月旨の構造と特性
2Synthesisandof epoxy

characterization

ジンの特長について述べる｡

resin

70℃

読≧ミ1⊂コrv(匂bJ)=bDo/△一一￣bJ)#

1･70二510Tjm

第3図

30oCの硬化曲線

Fig.3

Curing

curve

ate

#

100 oC‑1‑230

15

QC

Fig.4

神鋼ファウドラー技報

70oC,Curing

90(比in)Time(da ys)

第4図
3060

100oCの硬化曲線
curves

at

70oC

and

100oC

VTol.

32No.

2(1988/8)

る.よって,レジンの硬化には,硬化を急ぐあまり,急速まずガラスとの密着性を調査するため引張りテストを行っkg/mm2程度あり,ガラス部た結果, ｢タフジン+は3.5に加熱することは供しまなけれはならない｡これらの事

0.5‑2
kg/mm2程で破壊していたが,市販のt/ジンは,度であり,パラツキも大きく,グラスとレジンの界面で剥紘,同様な硬化剤を使用している市販のエポキシレジンにoCも言える基本的な問題である｡第5図に硬化剤量と7030分で硬化した時の膨潤度との関係を示す｡硬化剤量が多離していることもある.これは従来のレジンでは,ガラスいほど硬化が速いが,これは次節の耐食性,密着性との関係を考慮して検討しなけれはならない｡とレジンの密着強度が十分でないことを示し,また,パラツキが大きいことは,施工条件にも左右されていることを示している｡それに比し,｢タフジン+紘,パラツキも耐食性

3. 3

レジンの耐食性は,薬液FL浸漬した時の膨潤度で評価で70oCきる｡第6園ほ,20%エタノール水溶液および100 oC純水中での膨潤度の時間的推移を表わしたもので少く,施工条件R:あまり左右されない安定な密着強度が得ある｡純水時の曲線は薬液Klつけた時の典型的な膨潤曲線は各種薬液忙対してどれだけ長期間密着性が保持できるかであり,一定値をとるのは充てん材が溶解しないからであが重要な点である.それを調査するために,グラス面忙レジる｡エタールの曲線はまだ薬液が浸透中であることを意味している｡上記のような薬液は比較的マイルドなもので,ンを塗布し,各種薬液に浸漬した時に剥離するまでの日数を表わしたのが第1表である｡この試験方法は,加速試験

硬化剤の量R=よる影響は比較的小さい.ところが,酸のよであり,グラスとレジンの界面ヘの薬液の浸透が最大㌣こなるよう忙したものである｡通常の施=法では鉄生地の部分られていると考える｡
グラスチール製機器補修レジンとして使用されるためにうにシビアな条件下でほ硬化剤の量の影響が顕著である.
oC,第7囲は7030 %硫酸中に1日浸漬した時の硬化剤が薬液の浸透を防ぐため,条件vLよっては数年以上の寿命があるo

量と膨潤度の関係を示す｡このように酸に対しては,硬化剤量が多いはど,耐食性は悪くなる｡
硬化剤量は,少ないほど耐食性が良いが,硬化するのに無機酸R:対.して非常vL大きい.

i/ピアな条件下では,耐食性がレジンの酉己合などに大きく依存するので,厳密な取り扱い方をしなければならない｡｢タフジン+,当社従来使用の♯54｢タフジン+は部分的にる｡結果から判かるように,市販のレジンに比べ,数倍‑数百倍以上の寿命があることが判った｡効果は,水およぴ

時間がかかりすぎるので作業性が悪くなる｡このように,第8園は,第1表の剥離の仕方も,徐々VL剥離していくのVL比し,市販のレジンは全面剥離す

1/ジンおよぴ

市販のレジンの耐酸性を比較したグラフである｡縦軸に70 oC,酸中に1日浸漬した時の膨潤率を示すo｢タフジン+以外はかなり変色する｡
酸性を考慮したレジンである.
3. 4｢ク7ジン+はこのように耐密着性｢タフジン+の最大の特長は,グラスに対する密着性をふミ

2大幅に向上させた点にある｡レジン補修では,マイルドな条件で,レジンそのものに十分耐食性があっても,グラスとの界面より剥離してくる｡これは1章で述べたとおり界｢タフジン+はこの点面への薬液の浸透によるものである｡:ちヒJ:･=1
き第5図
1

アセトン中の膨潤率に及ぼす硬化剤量の影響

l一■■■

Fig.

を改良したものであり,硬化剤中の触媒と,下地処理剤の組合せにより,硬化反応中に液の浸透を防ぐ薄膜を被補修

G℃

4rこeD3‑<)‑100℃‑｢ト････

70凸c 20グiEth)rl alcohoI

pute:ZO:1

agent
Resill部の界面に形成させるようにした画期的なレジンである｡

こ)

25:l

30:1

5Effect:

Cしu‑hlg agentof amountonabsorptionof curir)ain

acetonewaterGe)

30,Oof

I12SOi70oC
24 llr

【]

三く勺
b82･望

#‑A̲̲.

r￣￣,J=bL)

A‑‑‑‑/tlQ)′/△一一一ー
A/30:1
1020

25:1

ResillTin1e

第6図Fig.

純水, 20%6Absorption

in purewater,

第7囲
20%

alcohol

Fig.

732No.

2(1988/8)

Curillg

agellt30 %硫酸中の膨潤率におよぽす硬化剤量の影響
Effect of amourlton
Of ctlring agent
absorption
in 30Vol.

:(days)アルコールの膨潤曲線
curves

20:1

30

神鋼ファウドラー技報%sulphtlric acid第1表

各種薬液に対する密着性

TableIAdhesion

solutionsPurewaterfor various

solutions

ITm(poecr,abrel
Tafujin100100

above

70℃

20

Resins on
the market
1days

訳

15day24br⊂コTafujin
囚# 54resin
団Resin on the market⊂]20%

70E血ylalcohol

above

loo

3 days

days

bO

10ij

HCl

70

above

60 days

1day

30 %

H%SO470above

60 days

1day

5 %CH3COOH70

10 days

2days

4 %

NaOH

70

4%

20'a.野#I一̀￣

2 daysdays｢タフジン+を用

次紅鉄生地への被覆性の問題であるカ‑,
oC,

20%塩酸むこ1ケ月

いて補修したテストピ‑スを70浸漬し,鉄イオンの溶出量を測定した結果,数十FLg/Cm2以下であり,液の着色もなく良好な被覆が行われている｡
マイルドな条件では,検出不能のレベルまで/J→さくなると推定される｡
3. 5

充てん材

｢タフジン+は,特殊な充てん材を使用しているo高耐食性の着色した充てん材を使用しているので各種薬液に対して安定である｡また表面処理をすることにより,混合時R=レジンの粘性を増して,流れにくい構造になるようRlしている.通常の充てん材,例えばシ1)カ,ア)Vミナを混合する場合と異り,比較的弾力性の高いレジンが形成され100 oCからのるo従って密着力が強いVLもかかわらず,急冷却, ‑10 oCから70oCまでのくり返し加熱冷却にも変化はない｡

第8国
Fig.

20%

30%

HCI

E2SOヰ

5%
CI‡3COO正各種vs7ンの敵中における膨満率の比較
8Conparisonof absorptionin acid solutions

withvariousresins

以下で使用されることが望ましい｡酸化力のあるもの(硝酸など)以外の無機系の酸‑こはかなり強いが,有機酸,ア)i,カ1)紅対しては使用温度条件,濃度などを調査の上採用の可否を決めるべきである｡レジン補修の寿命予想は非常に難しく,各種薬き夜紅より大幅に異ってくるため一般的vLは言えないのが現状であるo従ってその簡便性から安易R:使用しないよう注意しなければならない｡
むすび

今回,レジンの基本物性を調査しながら,高密着性の,作業性の良いものを開発した｡しかし,レジンの物性は,化学反応の結果得られるものであり,配合,触媒,硬化条件により大きく依存するため,補修に際しては慎重VL対応していかなけれはならない.レジンには,まだまだ奥の深4.使用上の注意点事項｢タフジン+は,主R=比較的低温度のマイルドな条件のい所があり,耐熱,高耐食性のものができる可能性もあり,これらについては今後の研究を待ちたいo

補修剤として開発されたものである｡食品衛生法上の規格〔参考文売り試験vLもパスしているので食品関係にも使用できる.
oC前後)以上では通常使用さレジンは,熱変形温度(75oC｢ダフジン+も長期間寿命をもたせるVLは,70れない｡

Jβ1)垣内弘:エポキシ樹脂2)村川苧男:金属機能表面3)スリーボンド･テクニカルニュース

神鋼ファウドラー技報

Vol.

Vol.

1982

No.

(1987)

2(I988/8)