JPH02314B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は化学、石油化学及び他の産業部門にお
ける腐蝕に対して装置を保護するために、タイ
ル、ブロツク等のようなライニング製品を製造用
に使用することができるグラフアイト含有耐酸ラ
イニング材料に関する。無機酸及び化学肥料の製
造において、反応媒体における塩素、弗素、シリ
コン及び硫黄含有化合物の存在はこれらの媒体に
おいて十分には耐酸性ではないセラミツクス、ミ
ネラルセラミツクス及びガラスセラミツクスに基
づくライニング材料の使用を制限する。耐酸性の
グラフアイト含有材料は前記製造プロセスにおけ
るライニング材料として使用される。 当業者に知られるものとしては人工グラフアイ
ト並びにフエノールホルムアルデヒド、フラン、
エポキシ及び他の樹脂のようなポリマー樹脂に基
づく耐酸性ライニング材料がある（V.N.Krylov
＆Y.N.Vylk、M.、による「カーボン−グラフア
イト温度及び化学工業におけるそれらの用途」、
「Chemia」、1965、pp.44−47；A.S.Fialkov、
M.、による「カーボン−グラフアイト材料」、
「Energya」、1979、p.61、62；M.I.Rogaylin、E.
F.Tchalych、L.、による「カーボン−グラフア
イト材料に関する参考書」、「Chemia」、1974、
pp.159〜161〜164；Y.M.Vinogradov、L.、によ
る参考書「化学機械建築物における耐摩耗性材
料」、「Machinostroyenye」、1977、pp.166−168、
175−178.）。 既知の耐酸性ライニング材料は攻撃的媒体にお
いて十分な耐化学薬品性を示す。 しかしながら前記耐酸ライニング材料は不完全
な人工グラフアイトを含み、その製造は高価な炭
素含有原材料の使用を必要とする。加うるにフエ
ノール−ホルムアルデヒド樹脂の使用の場合に、
製造された耐酸ライニング材料は十分に高い強度
及び耐摩耗特性を有しない。 本発明の目的は前記欠点を除くことである。本
発明は、高強度及び耐摩耗性特性を有し、不完全
な人工グラフアイトを含んでおらず、かつ製造技
術が単純である耐酸ライニング材料を提供するこ
とを課題とする。 前記課題は前に提案されたグラフアイト、ノボ
ラツク及びレゾールフエノール−ホルムアルデヒ
ド樹脂並びに硬化剤を含む耐酸ライニング材料で
あつて、本発明に従つてグラフアイトとして天然
の無定形グラフアイトを含有しており、該耐酸ラ
イニング材料における成分比が下記（重量％）の
とおりであるものによつて解決される。 天然無定形グラフアイト …70〜80 ノボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…９〜22.5 硬化剤 …１〜2.5 レゾールフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
５〜15 本発明による耐酸ライニング材料は以下に示さ
れる高い耐化学薬品性並びに高い物理的及び機械
的指数につて特徴づけられる。これは攻撃媒体に
おける化学装置の効果的な保護用にそれを使用す
ることを可能にしている。 その構造及び表面特性の特色のために、天然の
無定形グラフアイトは使用樹脂に関して増加した
吸着能力を有し、それに基づいてライニング材料
の高い物理的及び機械的特性を与える。 人工グラフアイトに比較して天然無定形グラフ
アイトの構造における差異は表１から理解するこ
とができる。

【表】 表１からわかるように、天然の無定形グラフア
イトは大きな層間距離d₀₀₂及び小さな大きさの微
結晶L_a及びL_cが立証する三次元オーダーの構造
を有する。このグラフアイトに基づいて製造され
た耐酸ライニング材料は後者の構造による高強度
指数によつて特徴づけられる。 初期鉱石の中の高含有量のグラフアイト（平均
で85％）は何の予備選鉱もなしに耐酸ライニング
材料を製造するための鉱石を使用することを可能
にし、前記ライニング材料のコストを低くする同
時に鉱石中の灰混合物（15〜20％）は主として多
数の鉱酸の作用に耐性のあるチタン、アルミニウ
ム、及びシリコンの酸化物を含む無機質を含む。
前記酸化物は本質的にグラフアイト構造において
微細な包含物である。 攻撃媒体における耐酸ライニング材料の操作の
間、溶解しないポリマー樹脂の構造フイルムの面
からのいわゆる「走査」効果はその耐薬品性に影
響を与える（フエノール−ホルムアルデヒド樹脂
は酸媒体における高い耐薬品性によつて特徴づけ
られる）。 耐酸ライニング材料におけるグラフアイト含有
量の増加と共に、後者の耐薬品性はグラフアイト
が化学的に不活性な物質であるため、より大きく
なるということが知らられている。ライニング材
料表面のより大部分はグラフアイトによつて処理
され、その耐薬品性はより高く、吸水性及び攻撃
媒体における膨潤はより低下している。それ故に
70〜80重量％のグラフアイトを含む高度に充填さ
れたライニング材料は実質的に興味のあるもので
ある。70重量％よりも少ないグラフアイトを含む
耐酸ライニング材料の使用は材料の低下した耐薬
品性のため不適当である。80重量％以上の量でグ
ラフアイトを使用する時は、ライニング材料の強
度特性において減少が観察される。 ９重量％より少ないノボラツクフエノール−ホ
ルムアルデヒド樹脂を含む耐酸ライニング材料の
使用はライニング材料の強度特性が減少するので
不適当である。22.5重量％より多い量でのライニ
ング材料の組成物におけるノボラツクフエノール
−ホルムアルデヒド樹脂の使用はこれがライニン
グ材料において高い内部応力及びミクロラツクの
制御を引き起すので不適当である。 ノボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
用硬化剤は前記樹脂の完全な凝固を確実にするた
めに必要な量（１〜2.5重量％）で使用される。 ５重量％より少ない及び15重量％より多い量で
のレゾールフエノールホルムアルデヒド樹脂を含
む耐酸ライニング材料の使用はこれがライニング
材料の強度特性を低下することになるので不適当
である。 本発明による耐酸ライニング材料は人工グラフ
アイトに基づく耐酸ライニング材料の製造に使用
される既知の技術に従つて製造される。 これをなすために粉砕された天然無定形グラフ
アイト（71μｍのセル大きさを有する篩の残留物
は10重量％を越えるべきではない）はノボラツク
フエノール−ホルムアルデヒド樹脂、硬化剤（例
えばヘキサメチレンテトラミン、トリエチレンテ
トラミン、パラホルム等）及びエタノール、アセ
トン又は他の溶剤中のレゾールフエノール−ホル
ムアルデヒド樹脂の溶液と共に混合される。溶液
の粘度はB3−４粘度計により25秒である。混合、
溶融を除去するための60〜80℃での乾燥及び粉砕
の後、プレス組成物を15〜20MPaの圧力及び160
〜180℃の温度でプレスし、その後それをフエノ
ールホルムアルデヒド樹脂の完全な凝固のために
160〜180℃で２〜５時間保持する。耐酸ライニン
グ材料を製造する方法は技術及び使用される装置
の観点から単純なものである。 本発明による耐酸ライニング材料はまた天然無
定形のグラフアイトのブロツクがプレスされ、そ
のブロツクが前記フエノール−ホルムアルデヒド
樹脂の溶液で数回含浸され、かつ次いでその含浸
されたブロツクが前記樹脂が凝固するように150
〜170℃の温度で２〜６時間保持されるというこ
とにある方法によつて製造され得る。しかしなが
らこの方法はより技術的なものではなく、より労
力を費やすものであり、一層悪い物理的及び機械
的特性を有する耐酸ライニング材料を製造する。 本発明のより良い理解のために、その特定の実
施態様例を以下に与える。例の後に例１〜５にお
いて生じた耐酸ライニング材料及び従来の材料の
物理的及び機械的特性並びに耐薬品性を示す表が
与えられている。従来の材料の組成物をその後の
方に示す。 例 １ 次の組成物（重量％）の耐酸ライニング材料を
製造した。 粉砕された天然無定形グラフアイト …70 ノボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…22.5 ヘキサメチレンテトラミン …2.5 レゾールフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…５ このために粉砕された天然無定形グラフアイト
を70重量％の量で、22.5重量％の量でとられたノ
ボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂、
2.5重量％の量でとられたヘキサメチレンテトラ
ミン及び、乾燥残留物に関して換算して５重量％
の量でとられたレゾール−フエノールホルムアル
デヒド樹脂のエタノール溶液と混合した。溶液の
粘度はB3−４粘度計によれば25秒であつた。そ
の成分を注意深く混合し、次いで溶剤が除去され
るまで80℃で乾燥した。次いで得られたプレス組
成物を粒度が200〜300μｍになるまで粉砕し、そ
の後そのプレス組成物を120℃の温度まで熱キヤ
ビネートにおいて加熱し、フエノール−ホルムア
ルデヒド樹脂を粘性液体相へ移動させた。 次いでそのプレス組成物を15MPaの圧力で分
離できない金型においてプレスした。金型の作業
空間の温度は180℃であつた。その組成物を前記
圧力で５分間保持した。そのプレスされた製品を
樹脂が完全に凝固するまで180℃の温度で２時間
の間追加的な熱処理に付し、さらにその後20℃ま
で冷却した。 例 ２ 次の組成物（重量％）を有する耐酸ライニング
材料を製造した： 天然無定形グラフアイト …75 ノボラツクフエノールホルムアルデヒド樹脂
…９ ヘキサメチレンテトラミン …１ レゾールフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…15 耐酸ライニング材料を製造する技術はレゾール
フエノール−ホルムアルデヒド樹脂がアセトン中
の溶液として使用されたというたつた１つの違い
を除いて例１に使用されたものと同じであつた。 例 ３ 次の組成物（重量％）を有する耐酸ライニング
材料を製造した： 天然無定形グラフアイト …75 ノボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…13.5 ヘキサメチレンテトラミン …1.5 レゾールフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…10 耐酸ライニング材料を製造する技術は例１に使
用されたものと同じであつた。 例 ４ 次の組成物（重量％）を有する耐酸ライニング
材料を製造した： 天然無定形グラフアイト …80 ノボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…９ ヘキサメチレンテトラミン …１ レゾールフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…10 耐酸ライニング材料を製造する技術は例１に使
用されたものと同じであつた。 例 ５ 次の組成物（重量％）を有する耐酸ライニング
材料を製造した： 天然無定形グラフアイト …80 ノボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…13.5 ヘキサメチレンテトラミン …1.5 レゾールフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
…５ 耐酸ライニング材料を製造する技術は例１に使
用されたものと同じであつた。 前記例において製造された耐酸ライニング材料
の物理的及び機械的特性並びに耐薬品性さらに従
来の耐酸ライニング材料のそれらを表２に与え
る。前記従来の耐酸ライニング材料の組成物は次
のようである（重量％）： 人工グラフアイト、中等品 …33 人工グラフアイト（粉状化された） …43.6 ノボラツクフエノールホルムアルデヒド樹脂、
硬化剤及び可塑化添加物−ステアリンを含んで
なるフエノール−ホルムアルデヒドバインダー
…23.4 比較のために表２に与えられた従来の材料を製
造する技術が本発明による耐酸ライニング材料を
製造する技術に比較してより複雑であるというこ
とは注目すべきことである。というのは中等品の
形でのかつ可塑化添加物−ステアリンを有する人
工グラフアイトの使用が加熱ローラー上において
追加的な段階の圧延を必要とするからである。

【表】 ＊耐酸ライニング材料の耐摩耗性はテストの前後
に試料の体積を測定することによつて決定し
た。テスト方法は16mmの直径を有するシリンダ
ー又は20×20×20mmの寸法を有する立方体の形
にある耐酸ライニング材料の試料が研磨剤材料
でできた摩擦表面と接触して導かれたというこ
とにあつた。摩耗走行の長さは40ｍであつた。
試料体積の変化は次の式から求められた。 〓＝Ｐ−P_I／ρ・Ｎ （式中〓は試料体積の変化（cm³）であり、Ｐ及
びP_Iはテスト前後の試料の重量（ｇ）であり、
ρは試料の密度（ｇ/cm³）であり、 Ｎは１に等しい修正係数である。） 表２からわかるように、従来の耐酸ライニング
材料に比較して、本発明による天然無定形グラフ
アイトに基づく耐酸ライニング材料はより良好な
物理的及び機械的特性並びに耐摩耗性を有する。
例えば本発明による材料の引張強さ及び曲げ強さ
は従来の材料のそれよりも1.5〜２倍高いもので
あり、圧縮強さは従来のもののそれよりも1.2〜
1.5倍高いものである。本発明の材料の耐摩耗性
は従来の耐酸ライニング材料のそれよりも10〜20
％より高いものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ グラフアイト、ノボラツク及びレゾールフエ
   ノール−ホルムアルデヒド樹脂並びに硬化剤を含
   んでなる耐酸ライニング材料であつて、前記材料
   がグラフアイトとして天然の無定形グラフアイト
   を含み、前記材料における成分比が下記（重量
   ％）のようであることを特徴とする材料。 天然無定形グラフアイト …70〜80 ノボラツクフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
   …９〜22.5 硬化剤 …１〜2.5 レゾールフエノール−ホルムアルデヒド樹脂
   …５〜15