防食概論:防食の基礎

 技術用語関連のページ探しは
    “キーワード索引”

 関連機関へのリンク,防食関連書籍は
    “お役立ち情報”

  ☆ “ホーム” ⇒ “腐食防食とは“ ⇒ “防食の基礎” ⇒

          【要求性能と分類】

 有機ライニングを用いる環境は,容易に点検・補修ができない地中環境や腐食性の高い海洋環境などである。従って,有機ライニングの要求性能は,これらの使用環境の特殊条件下での長期耐久に関わる性能が多い。

【耐薬品性】
 化学工業やパイプラインなどの輸送用設備などでは,想定される化学薬品に対する耐性が求められる。
 例えば,有機溶剤,酸,アルカリ,オゾンなどの有機高分子の劣化に影響する物質を含む製品の輸送設備では,これらの物質がライニングの樹脂や充填剤などに与える影響に留意する必要がある。
 代表的な有機高分子材料の耐薬品性比較例を文末の【参考】に示した。
【耐熱性】
 材料の諸特性として耐熱性などのデータが製造会社から提供されている。注意が必要なのは,カタログの値は,空気中で加熱した場合の一般的なデータであること,すなわち実際には,実用環境の応力下や薬液との接触条件により異なることにある。
 一般には,実用環境ではカタログ値より低い温度で影響を受けると考え,余裕のある設計を心掛けるのが良い。
 特に,急激な温度変化を受ける場合(サーマルショック)や,温度変化の繰り返しを受ける場合には,耐熱温度以下でもライニングの“はがれ”や“割れ”に至る事例が知られている。
【耐水蒸気透過性】
 水分子がライニングを透過し母材との間に蓄積することで,界面との接着破壊から“ふくれ”や“はがれ”に至ることがある。この変状程度は,ライニングの水蒸気透過性と界面との接着強度に影響される。
 ライニングの水蒸気透過は,ライニング自体の透過性の他に,接触する水溶液の性質,水溶液と母材の温度差に影響される。
 接触する水溶液の溶解成分が少ないほど,すなわち純水に近いほど水蒸気の透過量が増える。これは,母材とライニングの界面と水溶液との間に発生する浸透圧は,水溶液の溶解成分が少ないほど大きくなるためである。
 また,母材の温度が外界の温度より高いほど,水蒸気の透過量が増える。これは,ライニングの両面(鋼との界面と水溶液との界面)に発生した温度勾配を原因とする熱流速が発生し,この熱流速の方向に水分子を輸送する力が働くためである。この影響は,外気温より温度の高い水を通す鋼管の外表面,逆に外気温より低温の水を通す鋼管内部で顕在化する。
 被覆材料の選定では,温度勾配試験でなどで温度差が生じた場合の水蒸気透過性(評価は被覆のふくれ観察など)を評価しておくのが望ましい。
 一般的には,有機ライニングは,厚ければ厚いほど,母材との接着力が大きいほど水蒸気透過による“ふくれ”に対する抵抗性を高くできる。
【接着性】
 母材との接着性は,ライニング内部の残留応力(皮膜硬化時の収縮など),温度変化による母材とライニング材の熱膨張率の差(一般に有機物の熱膨張係数は,金属のそれより一桁高い),ライニング材の弾性率,厚さなどの影響を受ける。
 設計時は,接着性確保のため,母材表面に凹凸(粗面化)を付与し接触表面積を大きくする,母材との濡れ性の高いプライマを第一層として採用するなどの工夫をしている。
 それでも,構造上の特異個所(コーナー部やフランジ部など)では,設計より過剰な皮膜厚み,想定外の応力で変形が生じるなどし,接着性が低下する場合もあるので,施工時の適切な管理が求められる。
【機械的性質】
 ライニングされた製品が,輸送,架設,運用時などに機械的な外力を受けることが少なくない。このため,ライニング材料には,それらに耐える十分な機械的強度が求められる。
 特に,運用時に想定される衝撃力や摩擦力に対しては,設計時の耐用寿命の検討で考慮しなければならない。また,輸送・架設時に皮膜損傷に至らないよう養生方法の工夫や施工管理を行うのが重要になる。

【有機ライニングの分類】
 有機ライニングには,樹脂に粒子を添加した一般タイプの他に,水蒸気透過性改善を目的にフレーク顔料(ガラスフレーク,マイカなど)を添加したタイプ,引張強度の強化を目的に繊維強化(ガラス繊維,炭素繊維,ポリエステル繊維など)したタイプがある。
 実用例の多い樹脂別に適用可能なライニングのタイプとの対応を次に示す。


有機ライニングの分類
  樹 脂    一般タイプ    フレーク添加    繊維強化 
  硬質ポリ塩化ビニル(PVC)    ○    -    - 
  ポリエチレン(PE)    ○    -    - 
  ふっ素樹脂(PTFE)    ○    -    - 
  フェノール樹脂(PF)    -    -    ○ 
  エポキシ樹脂(EP)    -    ○    ○ 
  フラン樹脂(FF)    -    ○    ○ 
  不飽和ポリエステル樹脂(UP)    -    ○    ○ 
  天然ゴム,合成ゴム    -    -    ○ 


 【参考】

樹脂ゴム類の耐薬品性評価例
データ:ポリマー辞典編集委員会 編「ポリマー辞典」増補8版,大成社,2006.8より抜粋
  化学物質    PVC    PE    PTFE    PF    EP    FF    UP    NR    CR 
  トルエン    ×    △    ○    ◎    △    ○    ×    ×    × 
  キシレン    ×    ○    ◎    ◎    △    ◎    △    ×    × 
  酢酸エチル    ×    △    ◎    ○    △    ◎    △    △    △ 
  メチルエチルケトン(MEK)    ×    △×    ◎    ◎    ×    ○    ×    △    △ 
  セロソルブ    ×    ×    ◎    ◎    △    ◎    ×    ○    ◎ 
  ラッカー    ×    △    ◎    ◎    △    ◎    ◎    ×    × 
  ガソリン    ○    ○    ◎    ◎    ◎    ◎    ◎    ×    ◎○ 
  メチルアルコール    ○    ○    ◎    △    △    ◎    ○    ◎    ◎ 
  塩酸[38%・室温]    ◎    ◎    ◎    ◎    ○△    ○    ○△    △    △ 
  硫酸[30%・室温]    ◎    ◎    ◎    ◎    ◎    ◎    ◎    ◎    ◎ 
  硝酸[61.3%・室温]    △    △    ◎    ×    ×    ×    ×    ×    × 
  亜硫酸ガス    ◎    ○    ◎    ◎    ◎    ◎    ○    ○    ○△ 
  か性ソーダ[30%・室温]    ◎    ◎    ◎    ×    ◎    ◎    ○△    ◎    ◎ 
  水蒸気[150℃以下]    ×    △    ◎    ◎    ○△    ◎    ○△    ◎○    ◎○ 
  水蒸気[150℃以上]    ×    ×    ◎    ◎    △    ◎○    △    ×    × 
  オゾン    ○    △    ◎    △    △    ○    ×    ×    ◎○ 
備考: 硬質ポリ塩化ビニール(PVC),ポリエチレン(PE),ふっ素樹脂(PTFE),
    フェノール樹脂(PF),エポキシ樹脂(EP),フラン樹脂(FF),
    不飽和ポリエステル樹脂(UP),天然ゴム(NR),クロロプレンゴム(CR

  ページのトップへ