最新のグラスライニング（2018年）―多様化する機能性グラスライニング―
Latest Glasslinings -Diversified Functional Glasslinings-

椿野直樹＊
Naoki Tsubakino

前背戸智晴＊Tomoharu Maeseto

多田篤志＊＊
Atsushi Tada

香川博行＊＊
Hiroyuki Kagawa

北岡俊男＊＊＊
Toshio Kitaoka

電子情報材料等，機能化学品分野を強みとする国内化学市場では，多品種対応，生産性・安全性の向上等，製品の高純度化等に配慮した高品質な生産システムが必要とされ，その結果，グラスラ
イニング（以下 GL）機器に対するニーズも多様化してきた。本報では，2017年11月に販売開始した高伝熱性 GL「9000HT Ⅱ」，ならびに高伝熱性と帯電防止の，２つの機能を併せ持ったハイブリッド品を中心に，当社の機能性 GL を紹介する。
研究開発型企業が多く厳しい国内市場で研鑽した当社の機能性 GL は世界的にもオンリーワンかつハイエンドな性能を保有している。なかでも高伝熱性と帯電防止のハイブリッド品は，これまでに前例のない業界初の製品である。
The Japanese chemical market excels at producing key products such as IT materials and specialty chemicals,and requires high-quality production systems that support small-lot-wide-variety production, enhance
productivity and safety, and deliver higher levels of purity, etc. Therefore, demands for improving
glasslined（GL）equipment have diversiﬁed. In this report, we introduce KES’s functional glass lineup andparticularly our new 9000 HTⅡ high-thermal conductivity glass and hybrid glass. Hybrid glass offers both
high-thermal conductivity and electrical conductivity. Honed in the cut-throat domestic market where lots ofR&D-based companies compete, our functional glass is internationally regarded as the product of choice anda high-end model. To the best of our knowledge, hybrid glass is a completely new product not previously
found on the conventional GL market.

Key Words：
機 能 性 グ ラ ス
高伝熱性グラス
帯電防止グラス
低溶出性グラス
ハイブリッドグラス

Functional glasslining
High thermal conductivity glasslining
Electro-conductivity glasslining
Low elution glasslining
Hybrid glasslining【セールスポイント】
・高伝熱性 GL 9000HTⅡは，一般的な伝熱改善方法である施工グラス厚みの低減に加え，グラス自身の熱伝導率を向上させることで従来 GL より伝熱性能を大幅に向上させた製品で，加熱・冷却時間の短縮等，生産性向上に貢献可能である。
・ハイブリッドグラスライニングは，業界初となる高伝熱性と帯電防止性の２つの機能を有したグラスで，生産性向上に加え，静電気トラブルの抑制が可能となり，マルチパーパス（多用途）なプロセスに適した製品である。
神鋼環境ソリューション技報

28＊

プロセス機器事業部 技術部 開発グループ＊＊

プロセス機器事業部 生産部 製造室＊＊＊

プロセス機器事業部 技術部 GL設計グループ

Vol. 14 No. 2（2018 ／ 3）

まえがき

1. 2

GL は，腐食性を持つ製造原料や反応プロセスで機能性 GL とは，多様なニーズに対応するため，使用可能な耐食材料で，当社は，化学・医薬プラン

GL の基本特性である耐食性に加えて，本来 GL がトで利用される撹拌槽，貯槽，熱交換機等に GL を持ち合わせていない特性（高伝熱性，帯電防止，低施工して販売している。2017年には，GL 事業の創溶出性等）を付与した製品である。当社では，技術業70周年を迎え，化工機器メーカとして，国内化学開発を通して独自のグラス配合や施工構造を確立す産業に携わり，ともに歩んできた。

ることで，各機能性 GL を商品化している。

国内化学産業は，汎用品と異なる高付加価値品を強みに , 各種中間体原料のファインケミカルや電子

2.

2. 1

情報材料等，機能化学分野で成長を続けている。機

当社の機能性 GL メニュー

製品技術

高伝熱性グラス 9000HTⅡGL 撹拌槽における伝熱の抵抗となる要因には，能化学品の多くは，ASEAN 市場をはじめ海外へとジャケット（JKT）流体の特性，母材板厚，グラス輸出され，現地で二次（最終）加工されてから全世（厚み，熱伝導性），内容液物性や撹拌性能等がある界へ流通する。国内化学製品の輸出額は ASEAN 向が，母材鋼板と比較してグラスの熱伝導率は約１けの比率が非常に高く，2016年には総輸出額の約74W/mK と低く，GL 機器の伝熱抵抗に占める割合は％にあたる約5.3兆円を ASEAN 向けに輸出しておもっとも大きい。代表的な使用法の伝熱抵抗を図１１）

り，日本の化学品市場が広がっていることが分かる 。に示す。いずれのプロセスでもグラス部が大きな比生産プロセスに目を向けると，欧州等のバルクケ率を占め，伝熱律速となっていることがわかる。

ミカル（少品種・連続生産）に対して，国内化学産

当社の高伝熱性グラス 9000HTⅡはこのグラス部

業では，多品種・少量生産のバッチプロセスが多の伝熱性の課題を改善するために開発した。その特く，求められる製造機器の仕様も異なる。

長を表２に示す。9000HTⅡは熱伝導率が約1.9倍にこのような製造品目・生産方式の違いを背景に，向上した高伝熱性上引きグラスを内層に施工し，さ国内 GL トップメーカの当社には，顧客から多様ならにグラス層厚みを低減することで伝熱性能を大幅ニーズが寄せられ，これまでの製品開発に繋がってに向上させた製品である。グラス層の伝熱抵抗は当２）いる 。本報では，2017年11月に販売を開始した新社標準 GL（9000）比の約1/2になり，総括伝熱係数グラスライニング」を中心に，市場ニーズに応える
当社の機能性 GL メニューを紹介する。

1.

1. 1

高機能化するグラスライニング
多様化する高機能化ニーズ

GL の高機能化ニーズを表１に示す。伝熱性能，金属イオン溶出，静電気対策，洗浄性（機器 CIP技術を含む）等は，いずれも近年問合せが増加している項目である。国内市場において，ますます多品全伝熱抵抗に占める比率（％）

製品「高伝熱性グラス 9000HTⅡ」，「ハイブリッド種・少量生産へのシフトが進み，生産性・品質・安100
水 - スチーム加熱
80

有機溶液 - スチーム加熱
6040200

全性への配慮が高まっていることが伺える。
表１
高機能化ニーズ

水 - ブライン冷却ジャケット

図１

母材

グラス

内容液

GL 撹拌槽における伝熱抵抗比率

GL 機器に求められる高機能化ニーズ求められる性能

当社適用製品①生産性向上昇温・冷却時間の短縮②高純度化

金属イオン溶出量の低減
低溶出性 GL 9500コンタミレス（シールレス） スイングスター撹拌機③マルチパーパス化

多用途（多品種）への対応④洗浄性・缶内視認性

缶内が見えやすく洗いやすい 医薬用 GL⑤ 作 業 性（ 製 品 切 替，時間短縮，作業負担の軽減
原料仕込，取出等）

高伝熱性 GL

帯電防止 GL

9000HTⅡECOGL Ⅱ
PPG（※１）

クリーンフラッシュバルブ
各種マンホール等（※１）PPG(Pfaudler Pharma Glass）は Pfaudler Werk Gmbh との技術提携品です。

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神鋼環境ソリューション技報29

高伝熱性 GL 9000HTⅡの特長

類

標準 GL（9000）

高伝熱性 GL
9000HTⅡ

標準上引き（㸧
高伝熱上引きグラス
下引きグラス
鋼板

下引きグラス
鋼板

特長

高伝熱性上引きを施工し，グラス部の熱伝導率を向上－

グラス部の伝熱抵抗比

1表３標準品
昇温所要時間（分）施工イメージ

標準上引きグラス（9000）

1550 ℃→80 ℃

種表２5110 ℃

130 ℃

150 ℃

ジャケット熱媒温度（℃）

約0.5項目

図３表４

テスト条件

昇温所要時間

100L 昇温テスト結果に基づく U 値評価

GL 種類

機器容量

100 L

JKT 伝熱面積0.8 m2

内容液，仕込量

水，100 L撹拌翼（回転数）

３枚後退翼（106 rpm）

ジャケット熱媒

飽和蒸気110，130，150 ℃

測定項目

缶内水温，ジャケット熱媒温度
JKT 熱媒温度（℃）

100昇温テスト仕様

缶内水温（℃）

9000HTⅡ

標準品

加熱温度

9000HTⅡ
130 ℃

50 ℃→80 ℃
昇温所要時間

９分９秒

６分

U値
（W/m2K）

444674U 値比

11.514012010080706040

標準品
9000HTⅡ

標準品
9000HTⅡ

500

図２5101520 05昇温時間（分）101520

昇温プロファイル（左：110 ℃昇温時，右：130 ℃昇温時）（U 値 ） は9000比 で 約1.5倍 に 向 上 す る。9000HTⅡす条件で昇温テストを実施した。110，130 ℃蒸気の特長は，高耐食かつ高配合率で添加可能な熱伝導で加熱した場合の昇温プロファイルを図２に，各加フィラーの採用と , 適切な釉薬配合設計によって上熱条件における50 ℃から80 ℃の昇温に要した時間引きグラスを高伝熱化している点であり，施工グラを図３に示す。9000HTⅡ使用時は，標準品より昇ス厚みの低減による従来の伝熱改善策よりも伝熱性温速度が速く，50 ℃から80 ℃の昇温時間は約2/3に向上が可能となっている。また，当社標準グラス短くなった。ここで，系外への放熱がなく，熱媒か9000を表層に施工しており，接液部のグラス材質，ら与えられた熱がすべて水の昇温に消費されたと仮定すると，時間θi →θf 間の水温変化（Ti → Tf）は耐付着性，溶出成分等，バリデーション項目に変化はなく，これまでと同様の使用が可能である。
9000HTⅡの伝熱性能を評価するため，表３に示30次式で表すことができ，GL 撹拌槽の伝熱指標である U 値の評価が可能となる。

神鋼環境ソリューション技報

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MCp

∫

Tf

TidT＝UA( tsteam -T)

M：缶内水量（㎏）Cp：比熱（J/kg・K）∫の短縮，温度応答性の改善ができ，生産性・製品品質向上が期待できる。

d2. 2

導電性グラス ECOGLⅡ®

グラスは絶縁体であるため，GL 機器は電気抵抗率の高い溶剤や粉体等を撹拌する場合，摩擦帯電で2U：総括伝熱係数（W/m K）放電が発生し，GL 層を破損させてしまう可能性がA：伝熱面積（m2）ある。その対策として，GL 層「全層」に導電性をθT：加熱時間（h）付与することで静電気を機器外部へ逃がし，GL 面：缶内水温（K）の帯電防止が図られてきた。しかし，導電性 GL を

tsteam：蒸気温度（K）使用していても，内容物同士の摩擦帯電を防ぐこと※加熱中の平均温度で定数化はできないため，内容物の帯電量が増大するにつれ，GL 面へ放電が発生し，GL 層を破損させてし130℃加熱時の50 ℃→80 ℃の昇温時間に基づく U
値 評 価 結 果 を 表 ４ に 示 す。9000HTⅡ の U 値 はまう可能性がある。
当社の帯電防止グラス ECOGLⅡ®（特許4223456

2674W/m K と標準 GL の1.5倍に向上し，GL 撹拌槽号）は GL 面の帯電防止に加えて，内容物の帯電にとして非常に大きな値を示した。これは鋼板・高伝由来する万一の放電に備え，GL の耐放電破壊性を熱性グラスの熱伝導率，各伝熱（境膜）係数を用い高めた製品である。表５のとおり，ECOGLⅡは，た試算値に近似しており，妥当な値であると考えらGL 層「表層」にのみ導電性を付与することで，内れる。

容物からの放電エネルギを面方向に分散して緩和

本評価は，汎用翼の３枚後退翼で実施したが，当し，下層の絶縁層で静電気による破損を防ぐ。一社の高効率撹拌翼（Twinstir ，FULLZONE ）を採方，全層導電構造の場合，体積方向へ導通すること用すれば，内容液側の伝熱（境膜）係数が向上し，がかえって，放電エネルギを集中させ，耐放電破壊さらなる伝熱性能の向上が可能となる。実際は，使性の低下を招いてしまう。標準 GL，全層導電 GL，用するプロセス条件（内容液種類・熱媒・撹拌等）

表層導電性 GL の絶縁破壊強度の評価結果を図４にに よ っ て 伝 熱 改 善 比 は 変 化 し，9000HTⅡ示す。表層導電構造を採用した ECOGLⅡの絶縁破（+FULLZONE ）を使用することで昇温・冷却時間

壊強度は標準品の約２倍に向上するのに対し，全層

®

®

®

表５導電方式

帯電防止 GL ECOGL Ⅱ ® の特長
全層導電性

㸫除電イメージ㸫㸫㸫㸫 導電性グラス

㸫㸫
㸫

帯電緩和

表層導電性（ECOGLⅡ®）

金属母材

体積方向

㸫㸫
導電性グラス 
標準グラス 金属母材表面方向放電（スパーク）に対する挙動
導通

耐絶縁破壊強度
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放電が１カ所に集中，弱い

神鋼環境ソリューション技報

絶縁層

放電が面方向に分散，強い
31

6060

504040
溶出量（ppb）

放電破壊電圧（kV）

80200ᶆ‽*/㸦㸧

図４඲ᒙᑟ㟁

⾲ᒙᑟ㟁
(&2*/ϩ

絶縁破壊強度の評価

9000
9500

3020100

導電構造の絶縁破壊強度は標準品以下であることが検出限界
以下
NaLiCaK 等，他

元素種類

実験的に確認できる３）。撹拌条件や原料投入・排出

図５

条件等，プロセス側からも帯電量低減を検討されることが望ましいが，ECOGLⅡを使用することによ

低溶出グラス9500の溶出試験結果（純水70 ℃条件）って，プラントの安全性向上に貢献することができグラスからとくに溶出しやすい成分は Na や K 等る。静電気トラブル対策，マルチパーパスプラントのアルカリ金属成分等で，Si のグラス骨格内部にの安全対策の他，将来の転用を見据えて ECOGLⅡ修飾酸化物として存在する。従来は製造使用前に，がスペックインされるケースが増加している。

GL 機器に希酸や純水を入れて炊上げ洗浄し，グラ2. 3スからアルカリ金属成分を強制的に溶出させ，溶出

ハイブリッドグラスライニング

ハイブリッドグラスライニングは，高伝熱性と帯量を許容値以下に低減させてから製造に使用するケ電防止，２つの機能を有し，2017年11月に販売開始

ースがある。しかしながら，この使用前洗浄は時間した新製品である。機能性 GL は，本来 GL が持っと費用を要するものであった。ていない機能を備えるため，グラス成分調整や添加

当社は2005年に，この使用前洗浄の手間を軽減可物を検討しており，各機能に特化した製品が多く，能な低溶出性グラス 9000AF を開発した。9000AF

単純な掛合せでは，施工が困難になる等の問題があは当社特有のグラス完成後に表面を改質する技術った。

「Ag 処理」を応用して，表面近傍のアルカリ金属成

これに対し，当社はこれまでに培った複層施工の技術を活かし，この問題をクリアした。つまり，分等を除去した機能性 GL で，微量な溶出を初期から低減可能なグラスである。

9000HTⅡの表層9000の代わりに，ECOGLⅡの導電さらに，2011年には，グラス中の Na 含有量を極性グラスを施工することで，高伝熱性と帯電防止の限まで低減することで，Na 溶出量を従来の1/10にハイブリッド化が可能となった（表２）。

減少させた新たな低溶出性グラス 9500を商品化し多品種・少量生産方式を採用するマルチパーパス

た。9500は Na 含有量を低減することで耐食性が向プラントの場合，バッチ生産性を向上させることは上するため，腐食量自身が少なくなっており，図５

もちろん，多用途への対応力が求められるため，複に示すように，Na 成分をはじめアルカリ金属成分数の機能を持つハイブリッド化が有効になる。高機の溶出低減が可能である。

能化ニーズの多様化に対応する製品で，今後さらに，また，オプションとして，9500に9000AF の表面ハイブリッド化ニーズが増加することが予想される。

改質処理を施し，使用前洗浄の軽減にも対応した

2. 4

9500AF も商品化しており，様々なニーズに対応し低溶出性グラス 9500

GL は化学的耐食性に優れた材料であるが，わずかながらグラス成分が溶出する。これに対し，製品純度がもっとも重要視される電子情報材料の製造分
野では，原料に由来のコンタミ低減だけでなく，製た低溶出性 GL をラインナップしている。
2. 5

医薬用グラス PPG（独 Pfaudler 社からの技術導入品）

PPG（Pfaudler Pharma Glass）は Pfaudler 社が医薬造機器由来のコンタミ（微量成分の溶出等）にも厳製造プロセス向けに開発した機能性 GL で，当社で格な管理と徹底した低減が求められている。

は国内医薬市場でのニーズを見込み，2003年から技32

神鋼環境ソリューション技報

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術導入して製作・販売を行っている。

今後も，顧客ニーズに応えつつ，業界をリードす

PPG の一番の特長は「ライトブルー」の色調であり，缶内の内容物付着状況の目視確認が容易になることから洗浄性が向上する。また，標準品よりも耐アルカリ性が20 ％向上しており , アルカリ洗浄をるような新たな機能性 GL の商品化を目指して，GL 機器の開発に取り組んでいく。

む

すび

当社の機能性 GL は，釉薬配合，グラス成分，複行う場合にも有効である。現在も明るい色調から多層構造等の当社独自技術に加えて，施工するグラスくの医薬ユーザから好評頂いている製品である。の溶解からライニングまで一貫した生産体制を備え

3.

今後の見通していることによって産まれた商品である。今後もナ本報では，最新の機能性 GL を紹介してきたが，ンバーワン・オンリーワンの GL 商品を産み出す開紹介した以外にも，当社は耐アルカリ用や極低温用発力と，それらを確実に製造する生産技術を，よりといった種々のグラスを保有し，高機能化ニーズに一層磨いていく。

対してきめ細やかな対応が可能となっている。
さらに，ハイブリッドグラスライニングというこれまでにない複数の機能を備えた GL を商品化したことで，機能性 GL は新たな時代に突入したと捉えている。商品化した高伝熱性と帯電防止の組合せ以外にも，様々な組合せが考えられ，種々の組み合わせに対して問合せを頂いている。

Vol. 14 No. 2（2018 ／ 3）

［参考文献］
１）ケミカルビジネス情報 MAP2018，化学工業日報社
２）宮内啓隆ほか：グラスライニング創業70周年を迎えて， 神 鋼 環 境 ソ リ ュ ー シ ョ ン 技 報，Vol.13，No.1，（2016），p.2-14３）多 田 篤 志 ほ か： 新 し い 導 電 性 グ ラ ス ラ イ ニ ン グ
ECOGLⅡ， 神 鋼 環 境 ソ リ ュ ー シ ョ ン 技 報，Vol.7，
No.1，（2010），p.9-15

神鋼環境ソリューション技報33