(57)【要約】  【課題】鉄材などの金属材料を、簡単で安価にかつ効果的に防錆し得る技術を開発すること。  【解決手段】被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と接着剤層とを有し、被着体金属材料に貼り合わせた際に、前記被着体金属材料と金属層とが電気的に接触する構造を有する防錆用保護フィルム、及び高分子フィルムの片面に、被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属粉末を含む接着剤層を有し、被着体金属材料に貼り合わせた際に、前記被着体金属材料と金属粉末とが電気的に接触し、導通するのに十分な接着剤層形状及び金属粉末の配合量を有する防錆用保護フィルム、並びにこれらの保護フィルムを、接着剤層を介して金属材料表面に貼付する金属材料の防錆方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と接着剤層とを有し、被着体金属材料に貼り合せた際に、前記被着体金属材料と金属層とが電気的に接触する構造を有することを特徴とする防錆用保護フィルム。
【請求項２】
高分子フィルムと、その片面に順に設けられた被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と、接着剤層とを有し、被着体金属材料に貼り合せた際に、前記被着体金属材料と金属層とが電気的に接触する構造を有することを特徴とする防錆用保護フィルム。
【請求項３】
被着体金属材料が鉄材であり、かつ金属層が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム又はこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１種からなる層である請求項１又は２に記載の防錆用保護フィルム。
【請求項４】
金属層の表面が凹凸を有し、その凹部分に接着剤層を有する請求項１〜３のいずれかに記載の防錆用保護フィルム。
【請求項５】
金属層の表面が線状の凹凸を有し、その線状凹部分に接着剤層を有する請求項４に記載の防錆用保護フィルム。
【請求項６】
金属層の表面が水玉状に点在した凸部を有し、その非凸部分に接着剤層を有する請求項１〜３のいずれかに記載の防錆用保護フィルム。
【請求項７】
高分子フィルムの片面に、被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属粉末を含む接着剤層を有し、被着体金属材料に貼り合せた際に、前記被着体金属材料と金属粉末とが電気的に接触し、導通するのに十分な接着剤層の形状及び金属粉末の配合量を有することを特徴とする防錆用保護フィルム。
【請求項８】
被着体金属材料が鉄材であり、かつ金属粉末が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１種からなる粉末である請求項７に記載の防錆用保護フィルム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の防錆用保護フィルムを、接着剤層を介して金属材料の表面に貼り合せることを特徴とする金属材料の防錆方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防錆用保護フィルム及びそれを用いた金属材料の防錆方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、鉄材などの金属材料の表面に貼合して、該金属材料の錆発生を効果的に防止する防錆用保護フィルム、及びこの保護フィルムを用いた金属材料の防錆方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄材は、空気中に露出されると、表面から腐食されて、強度の低下など安全上の問題が発生する。特に、自動車、鉄道車両等の車体下面においては、水分、塩分、ほこりの付着などにより錆が発生する。従来、鉄製品の錆防止処理は一般的に塗装により行われていた。しかしながら、塗装のできない部分や、鉄材表面の塗装に割れ、傷、ピンホールなどの部分には錆の発生は防ぐことはできなかった。直接鉄材の表面が外気にさらされると、入り込んだ水分と電解質によって鉄材の表面が陽極となり、鉄が溶解するために錆が発生するのである。
塗装ができない部分や、塗装の剥がれた部分から一度腐食が始まると内部まで腐食が進むので、再塗装などを行わなければならなかった。また、内部からの腐食は発見が遅れやすいため安全上の問題もあった。
【０００３】
一方、電気化学的防食法として、防食する金属材料に、それよりもイオン化列で低電位の金属体、すなわち防食する金属材料よりも標準電極電位が低い金属体例えばＦｅに対して、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎなどを、犠牲陽極として電気的に接続し、この両者間で起こる電池作用で発生する電流を、防食電流として利用する流電陽極方式が知られている。
この流電陽極方式においては、低電位となる陽極金属からは、電流と共に金属イオンが溶出する。すなわち、この陽極となる金属が腐食され犠牲陽極となる。
前記防食用の金属陽極は被防食金属材料よりも標準電極電位が低い金属体（いわゆる電気化学的に卑な金属体）であり、鉄材に対して実用されているものには、高純度マグネシウム、マグネシウム合金、高純度亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム合金などがある。
【０００４】
このような犠牲陽極を利用した防食技術については、より厳しい環境で使用される建築鋼材などの腐食防止方法として、例えば海中に埋設される杭などでは防食処理のため、鉄材表面にメッキや溶着によって鉄よりも電気化学的に卑な金属被覆層を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この方法はメッキや溶着設備が必要で、特定の用途にしか適用されていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−４５３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような条件下で、鉄材などの金属材料を、簡単で安価にかつ効果的に防錆し得る技術の開発を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、防食技術として、犠牲電極を利用した流電陽極方式に着目し、被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と接着剤層とを有する保護フィルム、あるいは被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属粉末を含む接着剤層を有する保護フィルムを、被着体金属材料の表面に貼り合わせることにより、その目的を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、
（１）被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と接着剤層とを有し、被着体金属材料に貼り合わせた際に前記被着体金属材料と金属層とが電気的に接触する構造を有することを特徴とする防錆用保護フィルム、
（２）高分子フィルムと、その片面に順に設けられた被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と、接着剤層とを有し、被着体金属材料に張り合わせた際に、前記被着体金属材料と金属層とが電気的に接触する構造を有することを特徴とする防錆用保護フィルム、
（３）被着体金属材料が鉄材であり、かつ金属層が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１種からなる層である上記（１）又は（２）項に記載の防錆用保護フィルム、
（４）金属層の表面が、凹凸を有し、その凹部分に接着剤層を有する上記（１）〜（３）項のいずれかに記載の防錆用保護フィルム、
【０００９】
（５）金属層の表面が線状の凹凸を有し、その線状凹部分に接着剤層を有する上記（４）項に記載の防錆用保護フィルム、
（６）金属層の表面が水玉状に点在した凸部を有し、その非凸部分に接着剤層を有する上記（１）〜（３）項のいずれかに記載の防錆用保護フィルム、
（７）高分子フィルムの片面に、被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属粉末を含む接着剤層を有し、被着体金属材料に貼り合せた際に、前記被着体金属材料と金属粉末とが電気的に接触し、導通するのに十分な接着剤層の形状及び金属粉末の配合量を有することを特徴とする防錆用保護フィルム、
（８）被着体金属材料が鉄材であり、かつ金属粉末が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１種からなる粉末である上記（７）項に記載の防錆用保護フィルム、及び
（９）上記（１）〜（８）項のいずれかに記載の防錆用保護フィルムを、接着剤層を介して金属材料の表面に貼り合せることを特徴とする金属材料の防錆方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、鉄材などの金属材料の表面に貼合して、該金属材料の錆発生を効果的に防止する防錆用保護フィルム、及びこの保護フィルムを用いた金属材料の防錆方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の防錆用保護フィルムには、以下に示す３つの態様がある。
第一の態様は、被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と接着剤層とを有し、被着体金属材料に貼り合わせた際に、前記被着体金属材料と金属層とが電気的に接触する構造を有する防錆用保護フィルム（以下、防錆用保護フィルムＩと称する。）、第二の態様は、高分子フィルムとその片面に順に設けられた被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属層と、接着剤層とを有し、被着体金属材料に貼り合わせた際に、前記被着体金属材料と金属層とが電気的に接する構造を有する防錆用保護フィルム（以下、防錆用保護フィルムIIと称する。）、及び第三の態様は、高分子フィルムの片面に、被着体金属材料よりも標準電極電位が低い金属粉末を含む接着剤層を有し、被着体金属材料に貼り合わせた際に、前記被着体金属材料と金属粉末とが電気的に接触し、導通するのに十分な接着剤層の形状及び金属粉末の配合量を有する防錆用保護フィルム（以下、防錆用保護フィルムIIIと称する。）である。
【００１２】
本発明の防錆用保護フィルムＩ、IIに用いられる金属層、及び防錆用保護フィルムIIIに用いられる金属粉末の材料としては、被着体金属材料（被防錆金属材料）よりも標準電極電位が低い金属体（犠牲陽極材料）が使用される。ここで、標準電極電位とは、金属をその金属イオンを含む溶液中に浸した際の電極電位と、標準水素電極（１気圧で水素ガスと接触している１規定のＨＣｌ溶液に浸した白金よりなる電極）電位との差で表される。
各金属の温度２５℃における標準電極電位は、例えばＭｇ：−２．３７Ｖ、Ａ１：−１．６６Ｖ、Ｚｎ：−０．７６３Ｖ、Ｆｅ：−０．４４０Ｖである。
したがって、被着体金属材料が鉄材である場合には、前記金属層や金属粉末を構成する金属体（犠牲陽極材料）としては、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金の中から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。
【００１３】
亜鉛としては、高純度亜鉛、又は高純度亜鉛にＣｄ又はＡｌを添加したＺｎ基合金を用いることができる。アルミニウムは、単位質量当たりの理論発生電気量が、亜鉛やマグネシウムに比べて大きく、犠牲陽極材料として好ましいが、アルミニウムそのままでは表面が酸化皮膜で覆われて防食作用が低下することから、酸化皮膜の生成を阻止するために、ＩｎやＳｉなどを添加し、表面を活性化してなるアルミニウム合金が好ましい。また、Ａｌ−Ｚｎ−Ｉｎ合金も好適に用いることができる。マグネシウムとしては、高純度品や、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｎなどを含むマグネシウム基合金を用いることができる。なお、前記亜鉛基合金、アルミニウム基合金、マグネシウム基合金には、合金自体の標準電極電位が鉄よりも低いものであれば、鉄や、鉄よりも標準電極電位の高い金属を含むことができる。
なお、マグネシウム粉末は発火しやすいので、作業の安全性の面から、金属粉末としては、亜鉛粉末、亜鉛基合金粉末、アルミニウム基合金粉末を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明の防錆用保護フィルムＩ、IIにおいては、犠牲陽極として、前述の金属体から構成される金属層が設けられる、この金属層は、フィルム状に形成されたものであればよく、圧延箔や電解箔などを使用することができる。当該金属層の厚さに特に制限はないが、被着体金属材料に対する貼り付け性などを考慮すると、５〜７０μｍ程度が好ましく、１５〜４５μｍがより好ましい。
本発明においては、当該金属層の表面が凹凸を有し、その凹部分に接着剤層を有する構造のものが好ましい。このような構造であれば、本発明の保護フィルムI、IIを被着体金属材料と貼り合わせた際に、該被着体金属材料と当該金属層の凸部とが電気的に接触することができる。
【００１５】
凹凸の形状に特に制限はないが、表面が線状の凹凸を有し、その凹部分に接着剤層を有する構造のものが好ましい。また、本発明では、表面が水玉状に点在した凸部を有し、その非凸部分に接着剤層を有する構造のものなども好ましく用いることができる。
図１は、本発明の防錆用保護フィルムＩ、IIにおいて、金属層の表面が線状の凹凸を有し、その凹部分に接着剤層を有する構造の１例を示す模式図であり、図２は本発明の防錆用保護フィルムＩ、IIにおいて、金属層の表面が水玉状に点在した凸部を有し、その非凸部分に接着剤層を有する構造の１例を示す模式図である。なお、図１、図２において、２は接着剤層、４は金属層である。
【００１６】
一方、本発明の防錆用保護フィルムIIIにおいては、犠牲陽極として、前述の金属体から構成される金属粉末が、接着剤層中に含有される。この場合、保護フィルムIIIは、被着体金属材料に貼り合わせた際に、前記被着体金属材料と金属粉末とが電気的に接触し、導通するのに十分な接着剤層の形状及び金属粉末の配合量を有することが必要である。
金属粉末の形状に特に制限はなく、粉砕粉末、鱗片状粉末、球状粉末などいずれであってもよい。その平均粒径は、通常０．５〜７０μｍ程度、好ましくは１〜４０μｍである。また、接着剤層中の金属粉末の含有量は８０〜９７質量％程度であることが好ましい。金属粉末の含有量が上記の範囲にあれば、厚み方向の導電性が十分であると共に、接着力も良好である。
【００１７】
本発明の保護フィルムII及び保護フィルムIIIにおいて用いられる高分子フィルムについては特に制限はなく、様々な素材からなるものを挙げることができる。具体的にはポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などからなるフィルムが挙げられるが、これらのフィルムの中で、使用後の処理や経済性などを考慮すると、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂を主成分とするフィルムが好ましい。
この高分子フィルムの厚さに特に制限はないが、通常１０〜３００μｍ、好ましくは２０〜１５０μｍである。この高分子フィルムには、必要に応じて酸化防止剤、耐候性向上剤、滑剤、無機充填剤、着色剤などを含有させることができる。
【００１８】
本発明の防錆用保護フィルムＩ、II及びIIIにおける接着剤層を構成する接着剤に特に制限はなく、各種接着剤、例えば感圧接着剤（粘着剤）、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂などを含む反応型接着剤、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂など含むホットメルト型接着剤、あるいはエマルジョン型接着剤など、いずれも使用することができるが、これらの中で、貼り付けなどの操作性の点から、感圧接着剤が好ましい。
この感圧接着剤としては、例えば従来金属板などの表面保護粘着シートにおける粘着剤層に慣用されているものの中から、任意のものを適宣選択して用いることができる。例えばアクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリウレタン系粘着剤及びポリエステル系粘着剤などを用いることができるが、これら中で、性能及び経済性のバランスの点から、アクリル系及びゴム系粘着剤が好ましく、さらに耐候性の面から、特にアクリル系粘着剤が好適である。
【００１９】
本発明においては、この接着剤層の厚さは通常１〜５０μｍ程度、好ましくは５〜３０μｍである。
本発明の防錆用保護フィルムにおいては、接着剤層が粘着剤層である場合には、必要に応じ、その上に剥離シートを設けることができる。この剥離シートとしては、例えば上質紙、グラシン紙、コート紙などの紙基材、これらの紙基材にポリエチレンなどの熱可塑性樹脂をラミネートしたラミネート紙、あるいはポリエチレンテレフタレート、ポリプチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステルフィルム、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンフィルムなどのプラスチックフィルムに、シリコーン樹脂などの剥離剤を塗布し剥離剤層を設けたものなどが挙げられる、この剥離シートの厚さについては特に制限はないが、通常３０〜１５０μｍ程度である。
この剥離シートは通常本発明の防錆用保護フィルムを被着体金属材料に貼付する際に剥がされる。
【００２０】
本発明はまた、前記本発明の防錆用保護フィルム(I、II、III)を、接着剤層を介して金属材料の表面に貼り付けることにより、該金属材料を防錆する方法をも提供する。
本発明の方法が適用される被着体の金属材料としては、鋼板などの鉄材が好ましい。本発明の防錆用保護フィルムを金属材料の表面に貼り付けておくことにより、例え該金属材料の塗膜が破断して金属材料部分が露出し、水分と空気中の二酸化炭素が溶け込んだ水溶液を介して局部電池が形成されても、前記金属材料よりも標準電極電位が低い金属体が犠牲陽極となるため、該金属材料本体の溶出を防止することができる。
【００２１】
図３、図４、及び図５は、それぞれ本発明の防錆用保護フィルムを金属材料の表面に貼付した場合の異なる例を示す模式図である。
図３は金属材料表面に、前記図１に示す構造を部分的にもつ防錆用保護フィルムIを貼付した場合であり、金属材料１の表面に、接着剤層２を介して金属層４が設けられた状態を示す。
図４は、金属材料表面に、前記図１に示す構造をもつ防錆用保護フィルムIIを貼付した場合であり、金属材料１の表面に、接着剤層２を介して金属層４及び高分子フィルム５が順に設けられた状態を示す。
図５は金属材料表面に、防錆用保護フィルムIIIを貼付した場合であり、金属材料１の表面に、金属粉末３を含む接着剤層２’を介して高分子フィルム５が設けられた状態を示す。
【実施例】
【００２２】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、防錆性の評価は、以下に示す方法により行った。
＜防錆性の評価＞
厚さ２ｍｍ、縦２００ｍｍ、横３０ｍｍの鉄板に、図６に示すように、１ｍｍ幅の溝を残して保護フィルムを貼り付け、４０℃、９５ＲＨ％の条件下で２４０時間放置後溝部分の表面状態を目視観察して、錆の発生の有無を確認した。
なお、図６において、符号１’は鉄板、１０は保護フィルムである（保護フィルムの層構成は図示せず）。
【００２３】
実施例１
表面に線状の凹凸を有する純度９９．９９％以上の亜鉛箔（底面から凸条部の頂点までの長さ３５μｍ、凸条部の幅２ｍｍ、凹条溝の深さ１０μｍ、凹条溝の幅２ｍｍ）の凹条溝部に、アクリル系粘着剤を用いて粘着剤層を形成し、図１に示す防錆用保護フィルムを作製した。
次に、この防錆用保護フィルムを、図３に示すように、鉄板表面に貼り付け、防錆性の評価を行った。その結果、錆の発生は認められなかった。
【００２４】
実施例１において、亜鉛箔の線状凹凸とは反対側に、厚さ５０μｍのポリプロピレンフィルムを積層した以外は、実施例１と同様にして、防錆用保護フィルムを作製した。
次に、この防錆用保護フィルムを、図４に示すように、鉄板表面に貼り付け、防錆性の評価を行った。その結果、錆の発生は認められなかった。
【００２５】
実施例３
アクリル系粘着剤中に、純度９９．９９％以上の平均粒径１０μｍの亜鉛粉末を、全固形分量に基づき９０質量％になるように加え、これを用いて、厚さ５０μｍのポリプロピレンフィルム表面に厚さ２０μｍの粘着剤層を形成し、防錆用保護フィルムを作製した。
次に、この防錆用保護フィルムを、図５に示すように、鉄板表面に貼り付け、防錆性の評価を行った。その結果、錆の発生は認められなかった。
比較例
保護フィルムを設けず、鉄板のみについて防錆性の評価を行ったところ、錆の発生が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の防錆用保護フィルムは、鉄板などの金属材料表面に簡単に接着することができ、該金属材料における錆の発生を、安価で効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の防錆用保護フィルムにおいて、金属層と接着剤層部分の構成の１例を示す模式図である。
【図２】本発明の防錆用保護フィルムにおいて、金属層と接着剤層部分の構成の異なる例を示す模式図である。
【図３】本発明の防錆用保護フィルムを金属材料の表面に貼付した場合の１例を示す模式図である。
【図４】本発明の防錆用保護フィルムを金属材料の表面に貼付した場合の異なる例を示す模式図である。
【図５】本発明の防錆用保護フィルムを金属材料の表面に貼付した場合のさらに異なる例を示す模式図である。
【図６】防錆用保護フィルムの防錆性評価方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    金属材料
１’  鉄板
２、２’  接着剤層
３    金属粉末
４    金属層
５    高分子フィルム
１０  防錆用保護フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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