パルプ・製紙における苛性液のシール：NaOH濃度と温度が含浸選択を決定する方法

パルプ・紙の調理、洗浄、化学回収はすべてNaOH環境下にあり、希薄液から50％超の濃度、常温から150〜200 ℃まで広がる。最初に「グラファイトはアルカリ耐性があるか？」と問うのは誤りである：マトリックスはアルカリに強いが、寿命を決めるのは含浸剤が苛性環境でどう振る舞うかである。本稿では濃度と温度に応じた含浸剤選択の指針を示す。

I. 苛性サービスの腐食論理

1.1 マトリックス：アルカリ耐性は基本条件

カーボングラファイトはNaOHに対して化学的に安定であり、通常の濃度と温度ではマトリックスの腐食は無視できる。これに対し、硝酸やクロム酸などの強力な酸化剤はグラファイトが耐えられないため、苛性は禁忌ではなく得意分野である。

1.2 含浸剤が変数

媒体は孔を通ってリング内に入り込むため、典型的な故障モードは「含浸剤の劣化が先行」する。樹脂はアルカリと熱の作用でゆっくり加水分解し膨潤し、孔が再接続して漏れにつながる。これが、低温苛性で良好に機能するリングが180 ℃の黒液ポンプで数ヶ月以内に漏れる理由である。

II. 濃度・温度ゾーン別の含浸剤選択

2.1 常温〜80 ℃、低〜中濃度：フラン樹脂

調理液の移送や中低温洗浄用途では、フラン樹脂含浸が主力である。広範な酸・アルカリ耐性、低コスト、含浸後の空隙率2％以下、約200 ℃まで使用可能で、このゾーンでは一般的にフラン樹脂で十分である。

2.2 80〜150 ℃：フラン樹脂は依然有効だが濃度に注意

温度が上がると樹脂の加水分解が加速する。150 ℃で50％以上の濃度が重なる場合は、金属含浸への移行を検討し始めるべきである。固形分を含む黒液は粒子による摩耗ももたらすため、軟質リングには細粒で高密度のマトリックスを選ぶ。

2.3 150〜200 ℃以上：金属含浸

アンチモン含浸グラファイトは、熱油中で約400 ℃までの耐熱評価があり、熱い苛性環境でも樹脂より安定であり、高温帯の候補である。コストが高く、やや脆い点に注意し、実際の温度と濃度と照らし合わせて判断する。

III. 面材組合せとシステム構成

1.面材組合せ：含浸グラファイト（軟質）対反応結合型シリコンカーバイド（硬質）が苛性環境の第一選択である。熱い苛性中のコバルトバインダーを含むタングステンカーバイドは攻撃されるため、使用は慎重に、またはニッケルバインダーに切り替えること。

2.フラッシュ：黒液は繊維を含むため、固形分含有量が外部フラッシュか二重シールの選択を左右し、工程に適合した清浄な苛性液または水のフラッシュを用いる。

3.面パラメータ：苛性液は粘度が低く潤滑性も控えめであるため、面圧と摩耗を抑えるためにバランス比を0.75〜0.85に設定する。

IV. まとめ

苛性サービスの選択順序は、濃度・温度に応じて含浸剤を決め（まずフラン樹脂、高温・高濃度は金属含浸）、次に固形分に応じて面材組合せとフラッシュを決定し、最後に硬質面のバインダーを確認する。Huahao Sealingはフラン樹脂、樹脂、アンチモン、バビット、PTFE含浸のカーボングラファイトリングを製造し、図面対応の特注品も承り、実際の濃度・温度に応じた黒液・回収ポンプ向けの最適設計を提案できる。