(57)【要約】【課題】現場で簡単に防錆処理作業ができ、一定期間防錆効果を発揮し、またコンクリート付着を妨げず、しかも環境への影響が少ない鉄筋用防錆剤を提供する。【解決手段】鉄筋コンクリート用の鋼材に塗布して用いられる防錆剤であって、アクリル樹脂を分散媒としての水に分散させたアクリル樹脂エマルジョンの水中に、フィチン酸が加えられていることを特徴とし、鉄表面から溶出する鉄イオンとフィチン酸とのキレート化合物によって被膜を形成し、さらにその上層にアクリル樹脂による被膜を形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート用の鋼材に塗布して用いられる防錆剤であって、
アクリル樹脂を水に分散させたアクリル樹脂エマルジョンの水中に、フィチン酸が加えられていることを特徴とする防錆剤。
【請求項２】
鋼材表面には黒皮が形成されている請求項１に記載の防錆剤。
【請求項３】
鋼材は鉄筋である請求項１または２に記載の防錆剤。
【請求項４】
アクリル樹脂はシラノール基を有している請求項１又は２に記載の防錆剤。
【請求項５】
アクリル樹脂は乳化用の親水基を有する自己乳化型である請求項１乃至４のいずれかの項に記載の防錆剤。
【請求項６】
アクリル樹脂の塗膜の造膜性を調節する可塑剤が含まれている請求項１乃至５のいずれかの項に記載の請求項１乃至５のいずれかの項に記載の防錆剤。
【請求項７】
鋼材の鉄地肌表面にフィチン酸が鉄イオンとキレート結合したキレート化合物被膜が形成され、該キレート化合物被膜を覆うように鋼材表面を被覆するアクリル樹脂被膜が形成されていることを特徴とする鉄筋コンクリート用鋼材の防錆構造。
【請求項８】
鋼材は鉄筋である請求項７に記載の鉄筋コンクリート用鋼材の防錆構造。
【請求項９】
鋼材表面には黒皮が形成されており、キレート化合物被膜は黒皮が傷付いて露出する鉄地肌表面に形成されている請求項７又は８に記載の鉄筋コンクリート用鋼材の防錆構造。
【請求項１０】
キレート化合物被膜とアクリル樹脂被膜は、アクリル樹脂を水に分散させたアクリル樹脂エマルジョンの水中に、フィチン酸が加えられた防錆剤の塗膜によって構成されている請求項７、８又は９に記載の鉄筋コンクリート用鋼材の防錆構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート用の鋼材に使用される防錆剤及びこれを用いたび鉄筋コンクリート用鋼材の防錆構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄筋コンクリートに用いる鉄筋の表面は、いわゆる黒皮と呼ばれる酸化鉄の緻密な不動態被膜で覆われて酸化されにくくなっているが、運搬時等において表面に傷が付きやすい。直ぐに施工すればよいが、工場出荷時から実際に施工されるまでのスパンが長く、施工業者や現場の資材置き場に保管されている間に、傷が付いた部分から赤錆が広がってしまう。そのため、施工時に赤錆を落とす作業が必要となり、作業者にとっては、余分な手間がかかるという問題があった。
【０００３】
このような鉄筋の防錆対策として、従来から金属メッキによる防錆処理、無溶剤・粉体エポキシ樹脂塗装（海洋構造物）、シンナー等の有機溶剤系の簡易塗装等が知られている。
【０００４】
しかしながら、金属メッキ処理は工場で行う必要があり、現場へ運搬する間での間の傷付きに対応できないし、コスト高となる。
【０００５】
一方、塗装タイプの防錆剤は、現場でも防錆作業が可能であるが、粉体エポキシ樹脂塗装は高額な機器設備が必要で、また作業性も悪く、コストも嵩む。
【０００６】
また、有機溶剤を使用するものは、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）規制等、環境問題を重視しなければならない。さらに、塗料の成分として、生体に障害や有害な影響を引き起こす内分泌攪乱物質が含まれないか、ナノ・レベルでの環境汚染も懸念される。
なお、その他の鉄筋の防錆技術としては、たとえば、特許文献１、２に記載されるようなものがある。
【特許文献１】特開２００８−０１９１４３
【特許文献２】特開２００７−２５４８１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、現場で簡単に防錆処理作業ができ、一定期間防錆効果を発揮でき、しかも環境への影響が少ない簡易な鉄筋コンクリート用鋼材の防錆剤及び鉄筋コンクリート用鋼材の防錆構造を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、鉄筋コンクリート用の鋼材に塗布して用いられる防錆剤であって、アクリル樹脂を水に分散させたアクリル樹脂エマルジョンの水中に、フィチン酸が加えられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、水溶性の防錆剤を鋼材に塗布すると、鋼材表面と防錆剤の接触部において、鉄表面から溶出する鉄イオンがフィチン酸と瞬時にキレート結合し、キレート化合物によって被覆され、酸化鉄や水酸化鉄の形成が防止されると共に、鉄イオンの溶出自体を防止することができる。
【００１０】
さらに、アクリル樹脂エマルジョンの水分が蒸発，乾燥すると、フィチン酸と鉄のキレート化合物層の上に高分子のアクリル樹脂の被膜が強固に形成される。フィチン酸と鉄のキレート化合物の層だけでは物理的な強度は得られないが、アクリル樹脂被膜によって物理的な付着強度が得られる。
【００１１】
また、アクリル樹脂エマルジョンだけでは、接触部において鉄イオンが溶出し、水酸化鉄、酸化鉄が生成されてしまうが、本発明ではフィチン酸が存在するので、そのキレート作用によって鉄イオンを補足し、酸化鉄の生成が防止される。
【００１２】
また、本発明の防錆剤は水溶性で、無極性溶媒を使用していないので、環境に対する影響は小さい。また、防錆剤は一液性なので、作業がきわめて容易である。
【００１３】
特に、鉄筋コンクリート用の鋼材の表面に黒皮が形成されている場合には、傷によって鉄地肌が露出した部分に、自動的にフィチン酸と鉄のキレート化合物による被膜が生成されるので、特に傷の部分を確認しなくても最適な防錆処理がなされる。黒皮の部分については、フィチン酸による保護層が形成されないが、鉄表面が、黒皮とアクリル樹脂によって二重に保護され、防錆効果を高めることができる。
【００１４】
鋼材が鉄筋の場合、発錆は強度低下につながり、本発明の防錆剤を使用することにより、施工の信頼性を高めることができる。
また、アクリル樹脂がシラノール基を有していれば、無機材質である鋼材表面との付着力を増大させることができる。
アクリル樹脂は乳化用の親水基を有する自己乳化型とすれば、界面活性剤が不要となる。
また、アクリル樹脂の塗膜の造膜性を調節する可塑剤（たとえば、ブチセロソルブ）が含まれていれば、最適な造膜性を選択することができる。
【００１５】
また、本発明の鉄筋コンクリート用鋼材の防錆構造は、アクリル樹脂鋼材の鉄地肌表面にフィチン酸が鉄イオンとキレート結合したキレート化合物被膜が形成され、該キレート化合物被膜を覆うように鋼材表面を被覆するアクリル樹脂被膜が形成されていることを特徴とする。
鋼材表面には黒皮が形成されており、キレート化合物被膜は黒皮が傷付いて露出する鉄地肌表面に形成されていることが好適である。
また、キレート化合物被膜とアクリル樹脂被膜は、アクリル樹脂を水に分散させたアクリル樹脂エマルジョンの水中に、フィチン酸が加えられた防錆剤の塗膜によって構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、防錆剤を鋼材に塗布すると、鉄地肌表面から溶出する鉄イオンがフィチン酸と瞬時にキレート結合し、鉄地肌表面はキレート化合物被膜によって被覆され、酸化鉄や水酸化鉄の形成が防止されると共に、鉄イオンの溶出自体を防止することができ、さらに、その上層にアクリル樹脂被膜が形成されるので、長期にわたって防錆効果を発揮することができる。
【００１７】
また、一液性なので、現場で簡単に作業ができる。さらに、水溶性なので、有機溶媒に比べて環境への影響が小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る防錆剤の概念構成を示している。
防錆剤１０は、アクリル樹脂１１を分散媒としての水１２に分散させたアクリル樹脂エマルジョンの分散媒としての水中に、フィチン酸１３が加えられていることを特徴とする。
【００１９】
アクリル樹脂１１は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリル（ＣＨ２＝ＣＨＣＮ）、アクリル酸エステル（ＣＨ２＝ＣＨＣＯＯＲ）、メタクリル酸エステル［ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯＲ］等のモノマーが単独、あるいは他のモノマーと複合して重合あるいは共重合して高分子鎖を形成したものので、その総称である。
【００２０】
アクリル樹脂として、乳化用の親水基１４を有する自己乳化型とし、界面活性剤を用いないソープフリーとすることが好ましい。もっとも、界面活性剤を用いるようにしてもよい。
【００２１】
また、アクリル樹脂の高分子鎖にはシラノール基を有することが好ましい。そうすれば、無機質である鉄筋表面との付着性が向上する。
アクリル樹脂エマルジョンは、例えば、ヘンケルテクノロジーズジャパン社製、ヨドゾールＡＤ１３０等を用いることができる。
【００２２】
また、アクリル樹脂の皮膜の造膜性を調整するために、可塑剤（たとえばブチセロソルブ）を添加することが好適である。この可塑剤の量は３〜６
重量％程度が好ましい。
【００２３】
フィチン酸１３は、ｍｙｏ−イノシトールに６個のリン酸基が結合した化合物であり、鉄などの多くの金属イオンと接すると瞬時に強くキレート結合をする。水溶性の植物由来の酵素であり、玄米、大麦、トウモロコシ等に含まれる。フィチン酸１３としては、たとえば、サンカイ化成株式会社のＲＰ-３０００（品名）を用いることができる。
【００２４】
次に、本発明の防錆剤１０の使用方法について説明する。
本発明の防錆剤１０が使用される鋼材は、鉄筋コンクリートに用いられる鋼材である。たとえば、ＪＩＳ規格の鉄筋（ＪＩＳ  Ｇ３１１２、Ｇ３１１７）、溶接金網（ＪＩＳ  Ｇ３５５１）、鋼材を使用したスペーサ等の規格品だけでなく、規格外のものを含め、鉄筋コンクリートに使用される各種鋼材が含まれる。鉄筋は、いわゆる棒鋼で、表面に凹凸が設けられた異形鉄筋、凹凸の無い丸棒等種々のものが含まれる。
【００２５】
以下、図２に示すような、異形鉄筋を例にとって説明するものとする。
すなわち、この鉄筋１００は、断面円形の鉄筋本体１０１の表面に長手方向に延びるリブ１０２と、鉄筋本体１０１の周方向に所定間隔を隔てて多数設けられる節１０３を有するもので、表面が黒皮で被覆されている。
【００２６】
このような鉄筋１００は、施工業者や施工現場の資材置き場に束ねて保管される。存置期間は、一般的には、数ヶ月程度にわたる。鉄筋１０３には、運搬途中で表面の黒皮が擦れあったりして傷が付いており、そのままにしていると、傷の部分から赤錆が発生し拡大していく。
【００２７】
そこで、このように保管された現場において、本発明の防錆剤１０を塗布する。塗布は、刷毛１１０で塗布してもよいし、スプレー１１１で噴霧するようにしてもよい。
【００２８】
鉄筋１００に水溶性の防錆剤１０を塗布すると、傷付きによって鉄地肌が露出した部分において、鉄地肌表面と防錆剤１０が接触し、鉄表面から溶出する鉄イオンがフィチン酸１３と瞬時にキレート結合する。このキレート結合により生成されるキレート化合物の被膜２１によって、鉄地肌表面が被覆され、酸化鉄や水酸化鉄の形成が防止されると共に、鉄イオンの溶出自体を防止することができる。傷の付いた部分には、自動的にフィチン酸１３と鉄のキレート化合物による被膜２１が生成されるので、作業者は傷付き部分を確認することなく、全体に塗布するだけでよい。
【００２９】
さらに、アクリル樹脂エマルジョンの分散媒である水分が蒸発，乾燥すると、フィチン酸と鉄のキレート化合物層の被膜２１の上に高分子のアクリル樹脂の被膜２２が強固に形成される。フィチン酸と鉄のキレート化合物層の被膜２１だけでは物理的な強度は得られないが、アクリル樹脂被膜２２によって物理的に強固は付着強度が得られる。このように、防錆剤１０を塗布した塗膜によって、キレート化合物被膜２１とアクリル樹脂被膜２２の二重構造の防錆構造が形成される。
【００３０】
アクリル樹脂エマルジョンだけでは、接触部において鉄イオンが溶出し、水酸化鉄、酸化鉄が生成されてしまうが、本発明ではフィチン酸１３が存在するので、そのキレート作用によって鉄イオンを補足し、酸化鉄の生成が防止される。
【００３１】
また、本発明の防錆剤１０は水溶性で、基本的に無極性溶媒を使用していないので、環境に対する影響は小さい。ブチセロを使用する場合でもごく少量でよい。さらに、一液性なので、作業が容易で短時間で終了する。
【００３２】
一方、傷の無い黒皮の部分については、フィチン酸による被膜は形成されないが、鉄表面が、黒皮とアクリル樹脂被膜２２によって二重に保護され、防錆効果を高めることができる。
【００３３】
鉄筋の発錆はコンクリートの強度低下につながり、本発明の防錆剤を使用することにより、施工の信頼性を高めることができる。
【００３４】
図４（Ａ）に、本発明の防錆剤を使用した鉄筋のコンクリートとの付着強度試験結果をグラフで示している。図４（Ｂ）は、比較例として、防錆剤を使用しない場合の付着強度試験結果のグラフである。
【００３５】
使用した防錆剤は、アクリル樹脂エマルジョンとして、ヘンケルテクノロジーズジャパン社製のヨドゾールＡＤ１３０（商品名）、フィチン酸は、サンカイ化成株式会社製のＲＰ-３０００（品名）を用いた。ヨドゾールＡＤ１３０の固形分  ５２重量％、精製水  ５重量％、フィチン酸  ５重量％、可塑剤  ４重量％である。
【００３６】
粘度は５００ｍＰａ・ｓ程度に調製し、ＰＨは８．５、平均粒子径は０．１３μｍ、比重は１．１５である。
アクリル樹脂皮膜２２の密着強度は、３８ｋｇ／ｃｍ２、クロスカット試験（１００／１００）で剥離はなく、硬度は鉛筆硬度で、Ｈであった。
【００３７】
一方、図４の試験に用いる試験体として、防錆剤を塗布した鉄筋と塗布しない鉄筋について、それぞれその一端を型枠に入れてコンクリートを流し込み、図３に示すような直方体形状のコンクリートブロック２０１よりなる試験体２００を３つずつ作成した。これら試験体２００を、試験機に取り付け、引っ張り荷重を加えて鉄筋１００の自由端のすべり量を測定した。
【００３８】
試験の結果、図４に示されるとおり、本発明の防錆剤が塗布したままコンクリートが付着した状態でも、すべり量と付着応力度の関係は、防錆剤を塗布していない鉄筋と同程度であった。すなわち、すべり量が０．０４ｍｍでの付着応力度を比較すると、防錆剤塗布鉄筋は平均２．４Ｎ／ｍｍ２、無塗布鉄筋では、２．８Ｎ／ｍｍ２工、最大付着応力を比較すると、防錆剤塗布鉄筋は、平均１６．２Ｎ／ｍｍ２に対して、無塗布鉄筋では１６．０Ｎ／ｍｍ２と、同程度であり、塗布したまま施工しても強度上の問題が無いと思量される。したがって、施工時に塗布膜を除去する必要が無いことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は本発明の防錆剤の概念図である。
【図２】図２（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の防錆剤が適用される鉄筋を示すもので、（Ａ）は部分平面図、（Ｂ）は部分正面図、（Ｃ）は側面図、図２（Ｄ）及び（Ｅ）は鉄筋の防錆剤塗布状態と乾燥硬化状態を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図３】図３は試験体の部分斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は本発明の防錆剤が塗布された試験体の付着応力度とすべり量の関係を示すグラフ、（Ｂ）は防錆剤が無塗布の試験体の付着応力度とスすべり量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  防錆剤
１１  アクリル樹脂
１２  水
１３  フィチン酸
１００  鉄筋
１０１  鉄筋本体、１０２  リブ、１０３  節
１１０  刷毛、１１１  スプレー
２１  キレート化合物による被膜
２２  アクリル樹脂被膜
２００  試験体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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