(57)【要約】【課題】白錆があっても塗装でき、白錆を固着して安定した防食被膜を形成できる亜鉛メッキ面の防食方法を提供する。【解決手段】亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、ケイ酸アルカリ（Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２）〔但し、式中Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは、１乃至５である。〕を主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする亜鉛メッキ面の防食方法、並びに、亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする亜鉛メッキ面の防食方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、ケイ酸アルカリ（Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２）〔但し、式中Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは、１乃至５である。〕を主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする亜鉛メッキ面の防食方法。
【請求項２】
亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする亜鉛メッキ面の防食方法。
【請求項３】
亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布し、乾燥した後、表面のケイ酸アルカリ及びコロイドケイ酸を除去することを特徴とする亜鉛メッキ面の防食方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、白錆状態にあり、延命策を講じる必要のある亜鉛メッキ仕様の構造物を、白錆を除去することなく、単に塗布する費用と材料費のみの最低の経費で、以後の腐食を抑制する防食方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
亜鉛メッキで防食された鉄構造物は我々の身の回りに限りなく多く存在している。
【０００３】
しかし、メッキしている金属亜鉛は大気中で水分、塩分、炭酸ガス等の影響を受けて徐々に溶解し白錆と称する腐食生成物を生成し、表面を緻密な層で覆い以後の腐食速度を抑制する働きがある。しかし、塩分、水分などの腐食要因が豊富にある場合は安定層を形成することができず腐食は進行し、ついには本来防食すべき鉄の腐食に至る。
【０００４】
従って、白錆が生成した状態は亜鉛が腐食されている過程であり放置しておくと、環境条件にも依存するが、亜鉛は消耗し防食寿命を終えることになる。
【０００５】
この寿命を長くする試みとして有機被膜による環境遮断を目的とした所謂「保護塗装法」がある。保護塗装する場合でも長期に効果を期待する場合は亜鉛表面の処置法が異なる。
【０００６】
新規の亜鉛メッキの場合は、通常足がかりをつけるための処置法としてサンダーケレン、サンドペーパー掛け、ブラスト処理などの物理処理、又は酸洗い、リン酸処理などの化学処理等が行われ亜鉛メッキ専用塗料が塗装される。
【０００７】
或いは新規のメッキを暫く放置し表面の金属光沢が消失した時点、即ち非常に軽度の腐食状態で、亜鉛メッキ専用塗料を塗装する。ここで亜鉛メッキ専用塗料と断っているのは亜鉛の化学的性質、物理的性質からどのような塗料でも適応できる訳ではなく、亜鉛の種々の特性により悪影響を受けない塗料（これを亜鉛メッキ専用塗料と称する）を選ばなければ、却って亜鉛の腐食を早めることがあることを経験的に把握しているからである。
【０００８】
一方、亜鉛メッキのままで使用されているケースは防食塗装しているケースよりも遙かに多いのが現状である。これらは白錆状態を経て早晩寿命がつきるので、そのものが重要な構造物であればあるほど延命策を講じる必要がある。このような構造物としては電力の送電鉄塔や橋梁施設、港湾施設等が挙げられる。
【０００９】
勿論延命策として「白錆の状態の亜鉛メッキ」に保護塗装することは一般的に行われている。しかし、塗装の下地として白錆は除去しなければならない。このために要する費用としては、ケレン代、養生費、足場代、廃棄物処理費、塗装費、塗料材料費等であるが、これらは既設の設備の場合非常に大きな負担になる。
【００１０】
亜鉛メッキは本来鉄の防食材として使用されており、メッキ材の亜鉛を更に防食するのは屋上屋を重ねることになるが、現実には環境との調和、色彩仕上げ、識別などで有機被膜が塗装されることが多い。これらの有機被膜塗装の目的は、亜鉛層を防食層とし、その上に色彩仕上げを行うことにあり、亜鉛層を防食することは意図していない。
【００１１】
しかしながら、亜鉛メッキは鉄と異なり化学的に活性であり、物理的には皮膜の付着に欠かせない足がかりが乏しい素材である。従って、上記のように亜鉛を防食する意図がなくても機能を維持させるには、皮膜が付着していなければどうにもならないことは言うまでもない。
【００１２】
皮膜を付着させるためには付着の足がかりとなる均一な表面粗さが必要である。このためにサンダーケレン、マジクロンケレン、サンドペーパー掛け、サンドブラスト処理等の下地処理が欠かせない。
【００１３】
更に、付着性をよくしても使用条件下で自然劣化からは逃げられない。即ち、大気中であっても湿気、炭酸ガス及び塩分等の腐食要因物質の浸透が起こり、亜鉛が溶解する条件は整うので、これら腐食要因に対処できない有機被膜は例えば油性皮膜、アルキッド塗料皮膜などは数年で亜鉛メッキ面から剥離する。これは溶解した亜鉛のアルカリによる高分子鎖の破壊が原因とされている。
【００１４】
このように安定した付着及び安定した化学的性質を得るには、亜鉛の特性により悪影響を受けない塗装系でなければならず、これらを満足してこそ色彩仕上げ機能を維持できるので、結局の所このような塗装系は結果的に亜鉛を防食しているのである。
【００１５】
亜鉛金属面などの金属素材を対象としたものではないが、ケイ酸アルカリ水溶液を石造材料中に浸透させ、アンモニウムイオンの存在下にハロゲンイオンを触媒として、石造材料中のカルシウム、マグネシウム及びアルミニウムを、ケイ酸カルシウムを主体とするケイ酸アルカリ中のアルカリ金属とイオン置換反応させて生成するケイ酸カルシウムを主体とするケイ酸塩及びコロイドケイ酸を、上記石造材料中の孔の中に析出充填させて無孔化する多孔質材料の改質方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１６】
【特許文献１】
特公平７−１０７５０号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、亜鉛を有機被膜によって防食することは一般的に行われている。但し、上記したように亜鉛の特性により悪影響を受けない塗装系が、安定した付着を確保できる下地処理のもとで適用される。当然、これらにはコストがかり、鉄を防食するよりも高くなるのが普通である。
【００１８】
更に既設の、既に白錆状態にある亜鉛メッキ構造物を延命対策として有機被膜塗装することも通常行われている。白錆は腐食の生成物であり素材に強固に付着しているわけではないので除去することになる。白錆除去が不十分な場合その上に塗装された有機被膜は白錆部分から剥離することがある。「砂上の楼閣」状態である。従って、このような物は有害付着物として塗装下地には残してはいけない。
【００１９】
しかし、この白錆は単なる付着物と違って清掃等では簡単には除去できず下地処理には大きな労力を要する。
【００２０】
本発明は、これらの問題を解決し、白錆があっても塗装でき、白錆を固着して安定した防食被膜を形成できる亜鉛メッキ面の防食方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、特定のケイ酸アルカリ水溶液の組成が金属亜鉛及び亜鉛の白錆と反応することで不溶性の錯塩を作り、以後、腐食環境下にあっても腐食を抑制すること見いだし本発明に到ったものである。
【００２２】
即ち、本発明の亜鉛メッキ面の防食方法は、亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、ケイ酸アルカリ（Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２）〔但し、式中Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは、１乃至５である。〕を主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする。
【００２３】
別の態様として、本発明の亜鉛メッキ面の防食方法は、亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布することを特徴とする。
【００２４】
別の態様として、本発明の亜鉛メッキ面の防食方法は、亜鉛メッキ面及び白錆の発生した亜鉛メッキ面の一方又は両方に対して、アンモニウムイオン及びハロゲンイオンを含有するケイ酸アルカリを主体とするアルカリ水溶液を塗布し、乾燥した後、表面のケイ酸アルカリ及びコロイドケイ酸を除去することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に使用されるケイ酸アルカリは、Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２なる一般式で表され、式中ＭはＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかであり、かつｎは１乃至５である。ｎは整数でなくてもよい。ケイ酸アルカリは水溶液として使用され、その濃度はＭ２Ｏ・ｎＳｉＯ２が１０乃至５０重量％の範囲が好ましい。濃度が１０重量％未満では、反応で生成する亜鉛水酸化物錯塩等の生成が不十分であり、また５０重量％を越えると、水溶液の粘度が増加して亜鉛の白錆内部まで浸透し難くなり、いずれも本発明の目的が達せられないため好ましくない。このケイ酸アルカリ水溶液には、亜鉛メッキ面及び亜鉛の白錆中への水溶液の濡れ、浸透拡散を促進するため、アルコールを添加することができる。
【００２６】
本発明において、亜鉛及び亜鉛の白錆中の金属亜鉛、亜鉛の酸化物、亜鉛の水酸化物と、ケイ酸アルカリ中のアルカリ金属とのイオン置換反応には、活性化剤としてのアンモニウムイオンの存在と、触媒としてのハロゲンイオンとが必要である。アンモニウムイオン源としては、例えば塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム等の無機塩類が好ましく、その添加量はケイ酸アルカリ水溶液の総量に対して０．０１乃至１．０モル／Ｋｇの範囲が好ましい。また、ハロゲンイオン触媒としては、塩素イオン又はフッ素イオンが好ましく、そのイオン源としては、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ等の金属の塩化物及びフッ化物が好適である。使用量は、ケイ酸アルカリ水溶液の総量に対して０．０１乃至１．０モル／Ｋｇの範囲が好ましい。ハロゲンイオンの使用量が０．０１モル／Ｋｇ未満では触媒としての効果が不十分で、本発明の目的を完全に達成することができない。また、その使用量が１．０モル／Ｋｇを越えても特に差し支えはないが、薬剤の無駄となる。
【００２７】
以下、上記反応を理論式により説明する。
【００２８】
Ｚｎ→［Ｚｎ（ＯＨ）４］２−、［Ｚｎ（ＯＨ）４（Ｈ２Ｏ）２］２−のような白錆を発生する。
【００２９】
Ｍ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（ケイ酸アルカリ）の使用により、イオン化傾向による置換を完結し、空気中の塩分により安定錯塩を形成する。すなわち、
【００３０】
【化１】
2005015836.tif 000002
【００３１】
以下にＺｎ５（ＯＨ）８Ｃｌ２・Ｈ２ＯでのＸ線データを示す。
【００３２】
【表１】
2005015836.tif 000003
【００３３】
【表２】
2005015836.tif 000004
【００３４】
尚、遊離アルカリイオン、含水ケイ酸［Ｓｉ（ＯＨ）ｍ］は、水洗除去される。
【００３５】
本発明に用いる塗布剤としては、アンモニウムイオン（活性化剤）及びハロゲンイオン（触媒）をそれぞれ上記の範囲で含有したケイ酸アルカリの水溶液が好ましい。アンモニウムイオン及びハロゲンイオンは予め添加してあってもよく、また、使用前に添加してもよい。塗布剤の濡れ、浸透拡散に有効なアルコールも同様な方法でケイ酸アルカリ水溶液に添加することができる。ここで用いられるアルコールとしては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等が好適である。アルコールの添加量は、ケイ酸アルカリ水溶液に対して１乃至５重量％の範囲が好ましい。
【００３６】
亜鉛メッキ面及び亜鉛の白錆をケイ酸アルカリ水溶液と接触させる方法は任意である。例えば、所定の濃度に調製したケイ酸アルカリ水溶液に所定量のアンモニウム化合物及びハロゲン化合物を添加しておき、この水溶液中に亜鉛メッキ構造物を浸漬してもよいし、或いは上記のように調製した水溶液を、亜鉛メッキ面にスプレー、ハケ、ローラーなど通常の塗装法で適応してもよい。どのような塗装法であっても、塗装面を予めケイ酸アルカリ水溶液が濡れ易いように、十分湿潤状態にしてから行う方が効果は出やすい。亜鉛メッキした直後のものはケイ酸アルカリ水溶液をはじき、表面が濡れないので、ハジキが出なくなるまで、擦りつけるように、ハケ、ローラー塗りするとよい。亜鉛の白錆の場合は内部までケイ酸アルカリ水溶液を浸透させるために、ケイ酸アルカリ水溶液と接触させる前に、亜鉛の白錆面を水で濡らしておくことが、本発明を実施するために望ましいが、絶対条件ではない。
【００３７】
また、ケイ酸アルカリ水溶液が金属亜鉛及び亜鉛の白錆に濡れて、反応が進んだ後のケイ酸アルカリやコロイドケイ酸の生成により、塗装部位によっては、滑りやすくなるのでこれらは水洗除去するとよい。水洗除去することで本発明の効果が減ずることはない。
【００３８】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、実施例中、部、％は特に指定のない限り重量基準である。
【００３９】
白錆発生板として、溶融亜鉛メッキ鋼板（３．２×７０×１５０ｍｍ鋼板に目付量が５００〜５５０ｇ／ｍ２で溶融亜鉛メッキを施した鋼板）をＪＩＳ−Ｋ５６００−７−２に規定する耐湿試験槽で１４４時間保存し、メッキ面に白錆を発生させ、取り出して５０℃の恒温槽で２４時間乾燥させたものを使用する。
【００４０】
＜実施例１＞
Ｎａ２Ｏ・３ＳｉＯ２で示されるケイ酸ナトリウムの４０％水溶液１００部に対して、塩化アンモニウムを５部及び塩化ナトリウムを５部添加して、塗布用ケイ酸ナトリウム水溶液を調製した。上記白錆発生板に、塗布用ケイ酸ナトリウム水溶液を塗布量５０ｇ／ｍ２、１００ｇ／ｍ２でハケ塗りして室内で７日間放置し試験片とした。この試験片は各２枚作成して内１枚はＪＩＳ−Ｋ５６００−５−６に規定するクロスカット付着試験を２ｍｍ間隔で行い、残りの１枚はＪＩＳ−Ｋ５６００−７−１に規定する塩水噴霧試験を行い、腐食の進行度合いを白錆の発生量で評価した。結果を表３に示した。
【００４１】
＜実施例２＞
上記白錆発生板に、実施例１に示した塗布用ケイ酸ナトリウム水溶液を塗布量５０ｇ／ｍ２、１００ｇ／ｍ２でハケ塗りして室内で７日間放置し試験片とした。この試験片は各２枚作成し、塗装部分の表面を水道水で表面のアルカリのヌルヌル感がなくなるまで、水溶成分を洗い流した。試験は実施例１と同様に行い、結果を表３に示した。
【００４２】
＜実施例３＞
上記白錆発生板に対しマジクロンで白錆の９０％以上がなくなるまで除去を行い、実施例１に示した塗布用ケイ酸ナトリウム水溶液を塗布量５０ｇ／ｍ２でハケ塗りして室内で７日間放置し試験片とした。試験は実施例１と同様に行い、結果を表３に示した。
【００４３】
＜実施例４＞
溶融亜鉛メッキ鋼板（３．２×７０×１５０ｍｍ鋼板に目付量が５００〜５５０ｇ／ｍ２で溶融亜鉛メッキを施した鋼板）に、実施例１に示した塗布用ケイ酸ナトリウム水溶液を塗布量５０ｇ／ｍ２でハケ塗りして室内で７日間放置し試験片とした。試験は実施例１と同様に行い、結果を表３に示した。
【００４４】
＜比較例１＞
上記白錆発生板をそのまま試験片とした。試験は塩水噴霧試験のみ実施例１と同様に行い、結果を表３に示した。
【００４５】
＜比較例２＞
上記白錆発生板に、市販のアクリルエマルジョンを原液のまま塗布量１００ｇ／ｍ２でハケ塗りして室内で７日間放置し試験片とした。試験は実施例１と同様に行い、結果を表３に示した。アクリルエマルジョン樹脂はＧｏｏｄｒｉｃｈ社のＣＡＲＢＯＳＥＴ  ＴＲ７１０を使用した。
【００４６】
＜比較例３＞
上記白錆発生板に、市販のアクリルディスパージョンを原液のまま塗布量１００ｇ／ｍ２でハケ塗りして室内で７日間放置し試験片とした。試験は実施例１と同様に行い、結果を表３に示した。アクリルディスパージョン樹脂はＧｏｏｄｒｉｃｈ社のＣＡＲＢＯＳＥＴ  ５３７を使用した。
【００４７】
【表３】
2005015836.tif 000005
【００４８】
※１  クロスカット付着試験の評価
クロスカット付着試験は２ｍｍ×２ｍｍで行う。評価はＪＩＳ−Ｋ５６００−５−６表３の分類に従う。
【００４９】
※２  塩水噴霧試験の評価
◎：紙ウエスで表面を拭った時、紙ウエスの表面に水酸化亜鉛の白い汁の付着がない。
○：紙ウエスで表面を拭った時、紙ウエスの表面に水酸化亜鉛の白い汁が少量付着する。
×：紙ウエスで表面を拭った時、紙ウエスの表面に水酸化亜鉛の白い汁が著しく多量に付着する。
【００５０】
【発明の効果】
鋼構造物の防食材料として通常使用されている、亜鉛及び亜鉛の腐食生成物である白錆に、塗装するのみで、化学的に反応して以後の腐食条件下にあっても、腐食を抑制できる不溶性の亜鉛化合物を生成させる防食方法を可能にした。
【００５１】
亜鉛メッキ構造物の延命方法として、単に塗装するのみという簡便さと、従来工法よりも低廉価で施工できるという経済面と、水系無機ガラスという環境への安全性を備えた、優れた防食方法を可能にした。