小さなコンポーネントが大きな違いを生む: 紙パルプ工場のシーリング システム

紙パルプ産業には、業務を遂行するためのコンポーネントが多数あります。 当然のことながら、大型で高価な機器が最も注目を集める傾向があります。 ただし、潜在的な課題や問題を考慮する場合、ユーザーは、ガスケットやシールなどの、よりマイナーではあるが依然として重要なコンポーネントに注意を払うことで成功することができます。

紙パルプ事業のシステムと機能を考えるとき、低コストで効果の高いシーリング製品は見落とされがちです。 わずか数ドルのガスケットが故障すると、プロセス効率の低下、製品の損失、作業員の負傷、計画外の停止やダウンタイムなどの深刻な問題が引き起こされる可能性があります。 この記事では、小さなパイプフランジ、熱交換器、さらには重要な蒸解釜など、あらゆるフランジ接続におけるガスケットの選択が、さまざまなシステムや工場が結合ユニットとしてどのように機能するかにプラスまたはマイナスの影響を与える可能性があることを詳しく見ていきます。 。

多くの場合、ガスケットは優先順位が低いと考えられます。 ガスケットの機能は、2 つの表面をシールし、プロセス流体の放出や大気汚染物質の侵入を防ぐことです。 ある意味、これはアセンブリまたはシステムの中で最も柔らかく最も弱い部分ですが、フランジやボルト自体と同じくらい重要です。

選択したガスケットがサービスにとって正しい選択であることを確認するための最初のステップは、STAMP (サイズ、温度、用途、媒体、圧力) の頭字語を覚えることです。

水は紙パルプ工場にとって重要な成分であり、近年では節水が工場の成功の重要な指標となっています。 以前は許容されていた一般的な点滴が、今ではコスト削減のチャンスと考えられています。 また、これらの工場を通過して川や湖などの水源に戻される水の量が多いため、ユーザーは水がプロセス化学薬品、機器の潤滑剤、またはその他の環境に優しくない製造副産物によって汚染されていないことを確認する必要があります。

漏れの原因は、長年の使用によるフランジの損傷または摩耗にあることがよくあります。 この問題に対処する最善の方法は、圧縮性または適合性が向上したガスケットを検討することです。 これは、エラストマーなどのより柔らかい素材を使用するか、化学物質が含まれる場合は圧縮性の高いポリテトラフルオロエチレン (PTFE) 製品を使用することで実現できます。 凹凸のある表面や磨耗した表面に対処するもう 1 つの方法は、ガスケットの接触面積を減らし、アセンブリ内のボルトから加えられる力を最適化する処理された表面機能によって、より高い適合性を提供する製品を使用することです。

より低い荷重のシーリング製品は、取り付けの観点からより寛容であり、望ましいボルト荷重よりも低いボルト荷重を補うのに役立ちます。

迷惑な漏れの多くは、ギアボックス、点検カバー、ポンプ ケーシングによく見られる植物性ガスケットやコルク繊維ガスケットが原因である可能性もあります。 植物繊維ガスケットの欠点は、ユーザーが何をしても最終的には漏れてしまうということです。 これらの製品は植物繊維から作られているため、植物が木部と師部と呼ばれる小さな「管」を通して地面から植物の上部までどのように水を取り込むかを考えてみましょう。 これらの「チューブ」を切り刻んでシート素材を作成すると、ガスケットに何百万もの小さな漏れ経路ができ、最終的には水、油、その他の媒体が通過することになります。

ほとんどのものと同様、ガスケット技術も進化し続けています。 新しいシーリング ソリューションは、最小限の追加コストでこれらの迷惑で高価な漏れを排除するように設計されています。 これらの製品は多くの場合、より圧縮性が高くなるように設計されており、これは軽量の鋳物や板金である傾向にあるギアボックス、カバー、ケーシングに必要です。 改良された圧縮率と、設計的に制御された膨潤特性を組み合わせることで、プロセス流体から少量の水または油を吸収し、わずかに膨張してより緊密なシールを形成するように設計されたガスケット材料が生まれました。 従来の植物繊維素材は低コストである可能性がありますが、液体の損失、滑りや落下の安全性への懸念、漏れた液体が内部に侵入した場合の関連コストを超えて考慮することが重要です。修復が必要な場合は排水管を排水します。

ミルのパルプ化側の互換性も同様に重要です。 木質繊維を紙製品の製造に使用されるパルプに加工する際に使用されるさまざまな液体に基づいて、潜在的に腐食性または酸性である可能性のあるプロセス流体に対して化学的に耐性のある製品を用意することが重要です。 酒類および苛性溶液用の製品を選択する場合、ガスケット材料のすべての成分の耐性を考慮することが重要です。

1980 年代後半から 90 年代前半にかけて、多くの工場は、強力な苛性アルカリや液体の処理にエチレン プロピレンジエン モノマー (EPDM) バインダーを使用した圧縮繊維ガスケット製品の使用を試みました。 残念ながら、ガスケットが当初考えられていたほど適切ではなかったために、漏れや吹き出しなどの早期故障が多く報告されました。 ガスケットの EPDM 部分は苛性アルカリと液体に適していましたが、それは製品組成の約 10% ～ 20% にすぎませんでした。 残りの繊維と粘土充填剤は腐食剤に対して耐性がありませんでした。 さらに、これらの EPDM 接着シートは、テレビン油/トール油回収システムなどの他の分野でも使用されました。 この場合、その逆が当てはまりました。 繊維とフィラーは良好でしたが、EPDM バインダーは炭化水素によって劣化していました。

PTFE ベースのガスケット材料は、パルプ工場で見られる化学薬品や液体を含むプロセスに適したソリューションであることがわかっています。 PTFE の固有のクリープ特性には、硫酸バリウムなどの無機充填剤を使用して対処する必要がありました。 さらに、特殊な加工技術により、耐薬品性があるだけでなく、理想的とは言えない設置条件や厳しい使用条件下でも長期間使用できる PTFE 製品が作成されます。 前述の表面プロファイリングを使用すると、接触面積が減り、ガスケットの応力が最適化されます。 これは、荷重保持力（クリープの低減）が改善され、古くて磨耗したフランジ表面の圧縮性と適合性が向上した、より信頼性の高い耐薬品性のシーリング ソリューションを作成するもう 1 つの方法です。

現在では、古い金属製の配管システムやタンクが、ポリ塩化ビニル (PVC)、塩素化ポリ塩化ビニル (CPVC)、繊維強化プラスチック (FRP) で作られた非金属部品に置き換えられることが一般的になっています。 これらの製品は、従来のスチール製コンポーネントのように腐食を受けにくいため、通常、耐用年数が向上します。 このような製品は設計上軽量であるため、より特殊な合金に比べてコスト削減を実現しながら、取り扱いや設置が容易になる傾向があります。 ただし、以前のスチール/金属システムで使用されていた繊維または従来の PTFE ガスケットは適切に適合しない可能性があることを認識することが重要です。 ほとんどの非金属フランジと容器はエラストマー (通常、ショア A デュロメーター 50 ～ 70) 用に設計されています。 エラストマーの選択は単に適切なポリマーを選択するだけではないため、これは学習曲線になる可能性があります。 「支払った金額に見合ったものを手に入れる」という言葉は、エラストマーシートおよびガスケット製品に当てはまります。 現在市場に出回っている製品の多くは、コストを削減するために安価なポリマーや充填剤がブレンドされた低グレードの材料です。 多くのエラストマー製品は安価なプロセスで製造できるため、使用条件に対処するために必要な材料特性に大きな影響を与えます。

使用条件や化学物質によって、より容易に入手可能なポリマー (EPDM、ネオプレン、フルオロカーボンベースのフルオロエラストマー [FKM] など) が除外される場合、接触面積が小さい人工 PTFE ソリューションが選択肢となることがよくあります。 これにより、フランジを適切にサポートし、過度の曲げや回転を防止しながら接触面積を減らすことで、非金属製フランジに見られる比較的低い許容トルクをより高い適用応力に変えます。

業界に関係なく、配管、タンク、熱交換器、その他の機器など、あらゆるフランジ接続は小さなシステムです。 そのシステムの成功は、すべてのコンポーネントが正しく連携することに基づいています。 ガスケット、ボルト、または同様のコンポーネントは小さな細部のように思えるかもしれませんが、「これらのアイテムの 1 つが故障した場合、プロセス全体にどのような影響があるでしょうか?」という質問をしてください。 この思考プロセスは、ユーザーがあらゆる業務に適切な製品を選択する際に包括的なアプローチをとるのに役立ちます。

Matt Tones は、Enpro 企業である Garlock のシニア アプリケーション エンジニアです。 詳細については、www.garlock.com をご覧ください。