(57)【要約】【課題】海洋環境や淡水環境における鋼構造物の飛沫干満部の防食を好適に行え、新設構造物のみならず既設構造物への施工性にも優れる電気防食被覆構造を提供すること。【解決手段】本発明の電気防食被覆構造は、流電陽極１０と併用される。被防食体の表面に配された液保持性の保液層２と、保液層２の表面に配された液透過性の被覆層３とを備えている。保液層２が、被防食体表面の皮膜形成用の電解液を保持している。保液層２の保持する電解液がカルシウム及び／又はマグネシウムイオンの化合物の電解液であることが好ましい。前記化合物がハロゲン化合物、水酸化物及び硫酸化合物から選ばれる１種以上の水溶性の化合物であることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気防食用の陽極と併用される電気防食被覆構造であって、
被防食体の表面に配された液保持性の保液層と、該保液層の表面に配された液透過性の被覆層とを備えており、
前記保液層が、前記被防食体表面の皮膜形成用の電解液を保持している電気防食被覆構造。
【請求項２】
前記保液層がカルシウム及び／又はマグネシウムの電解性化合物の電解液を保持している請求項１記載の電気防食被覆構造。
【請求項３】
前記電解性化合物がハロゲン化合物、水酸化物及び硫酸化合物から選ばれる１種以上の水溶性の化合物である請求項２記載の電気防食被覆構造。
【請求項４】
前記保液層に皮膜形成助剤を含んでいる請求項１〜３の何れかに記載の電気防食被覆構造。
【請求項５】
前記皮膜形成助剤が、ＮａＨＣＯ3及び／又はＮａ2Ｓｉ2Ｏ5である請求項１〜４の何れかに記載の電気防食被覆構造。
【請求項６】
前記保液層が液吸収性の高分子化合物を含んでいる請求項１〜５の何れかに記載の電気防食被覆構造。
【請求項７】
前記高分子化合物がノニオン性の高分子化合物である請求項６記載の電気防食被覆構造。
【請求項８】
前記被覆層が多孔性の繊維強化プラスチックスからなる請求項１〜７の何れかに記載の電気防食被覆構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気防食用の陽極と併用される電気防食被覆構造、特に海洋環境や河川・湖岸等の淡水環境における鋼構造物等の被防食体の飛沫干満部に配設される電気防食被覆構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋環境における鋼構造物等の被防食体の飛沫干満部の防食技術に関する従来技術として、例えば、下記特許文献１に記載の技術が知られている。この技術は、被防食体の表面に陽イオン選択透過性を有する固体電解質を含有する防食被膜を形成し、該防食被膜を通して陽イオンを移動させることによって防食電流の経路を確保し、常に水に接していない飛沫干満部においても電気防食が行えるようにしたものである。一方、出願人は、海洋構造物の長期防食方法として、下記特許文献２に記載の技術を提案している。この技術は、水中塗装によって塗膜を形成した被防食体表面を、吸収性高分子層で被覆し、さらに保護層で保護し、塗膜の欠陥部に防食電流を供給して防食を行うものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６９９８６号公報
【特許文献２】特許第３３４９１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の技術は、飛沫干満部のような乾湿の繰り返しを受ける場所では、陽極から離れると防食電流の経路が確保でき難くなり、電気防食の効果が不十分となるおそれがあった。また、特許文献２に記載の技術は、良好な防食効果は得られるが、より高い防食性を得る上で、塗膜に変わる被防食体の防食方法が望まれていた。
【０００５】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、海洋環境や淡水環境における鋼構造物の飛沫干満帯の防食に好適な電気防食被覆構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電気防食用の陽極と併用される電気防食被覆構造であって、被防食体の表面に配された液保持性の保液層と、該保液層の表面に配された液透過性の被覆層とを備えており、前記保液層が、前記被防食体表面の皮膜形成用の電解液を保持している電気防食被覆構造を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気防食被覆構造によれば、海洋環境や淡水環境における鋼構造物の飛沫干満部の防食を好適に行え、新設構造物のみならず既設構造物への施工性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の電気防食被覆構造（以下、単に防食構造ともいう。）を、海洋環境における鋼構造物の飛沫干満部に適用した好ましい実施形態に基づいて説明する。
【０００９】
本実施形態の電気防食被覆構造１は、電気防食用の陽極１０と併用され、被防食体１１の表面に配された液保持性の保液層２と、保液層２の表面に配された液透過性の被覆層３とを備えている。保液層２は被覆層３とともに公知の取り付け手段によって被防食体１１に取り付けられ、保液層２が被防食体１１の表面に密着固定される。
【００１０】
保液層２は、保液材を備えており、これによって後述する電解液や皮膜形成助剤を保持する。前記保液材としては、液吸収性の高分子化合物、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の樹脂製スポンジ、ウレタン系フォーム材、ポリエチレン系フォーム材、パルプ、脱脂綿等が挙げられる。
【００１１】
前記液吸収性の高分子化合物は、その構成成分の溶出等によって悪影響を及ぼすものでなければ、特に制限はない。該高分子化合物としては、ポリアクリル酸塩、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体ケン化物、ポリ酢酸ビニル・無水マレイン酸反応物、イソブチレン・マレイン酸共重合体架橋物等が挙げられる。吸水特性に及ぼす電解質のイオン濃度の影響を考慮すると、ノニオン性の高分子化合物が好ましい。ノニオン性の高分子化合物としては、変性アルキレンオキサイド樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、Ｎ−ビニルアセトアミド重合体等が挙げられる。前記高分子化合物の形態に特に制限はなく、被防食体の形態、被防食体の表面状態等に応じて設定される。前記高分子化合物の形態としては、粉粒体、ネット状、シート状に成形したもの等が挙げられる。
【００１２】
保液層２の構成は、使用する前記保液材の形態に応じて適宜選択される。例えば、前記保液材をそのままシート状の形態として構成することもできるし、前記高分子化合物のシート又は前記高分子化合物を含む層と、不織布又は脱脂綿の層とを１層ずつ以上積層させた防食複合体とすることもできるし、これらを組み合わせることもできる。前記不織布としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、レーヨン、ナイロン等の合成繊維製の透液性を有する不織布が挙げられる。前記高分子化合物を含む層には、パルプを含ませることが好ましい。
【００１３】
保液層２は、被防食体１１表面の皮膜形成用の電解液を、前記保液材によって保持している。保液層２の保持する該電解液は、被防食体１１の表面にカルシウムやマグネシウムを成分とする電解生成物からなる皮膜（電解スケール）を形成することによって、防食電流の低減（カソードである鋼材の分極抵抗の増大）が見込まれる点からカルシウム及び／又はマグネシウムの電解性化合物の電解液が好ましい。環境への影響を考慮すると、それらのハロゲン化合物、水酸化物及び硫酸化合物から選ばれる１種以上の水溶性の化合物が好ましい。電解液の溶媒は、低い液抵抗による電流分布の均一化及び皮膜形成物質を後から追加できることから海水が好ましい。
【００１４】
前記保液材に前記電解液を保持させる方法としては、例えば、１）前記保液材に直接前記電解液を含浸させる方法、２）前記保液材と前記化合物を混合するか、又は前記高分子化合物と前記化合物を混合して加熱した後シート状等の所望の形状に成形し、前記溶媒を含ませる方法が挙げられる。保液層２に保持させる電解液の濃度は、海水中の各イオンの濃度を考慮すると、カルシウムイオンは０．００１〜０．３ｍｏｌ／Ｌ、マグネシウムイオンは０．００１〜０．１ｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、さらに、カルシウムイオンは０．０１〜０．１ｍｏｌ／Ｌ、マグネシウムイオンは０．０１〜０．０５ｍｏｌ／Ｌであることがより好ましい。
【００１５】
保液層２には、防食初期に前記皮膜を早期に形成させる上で皮膜形成助剤を含ませることが好ましい。該被膜形成助剤としては、ＮａＨＣＯ3、Ｎａ2Ｓｉ2Ｏ5又はこれらの組み合わせが挙げられる。カソード電流密度を効果的に低下させる（カソードである鋼材の分極抵抗を増大させる）観点からＮａＨＣＯ3を含ませることが好ましい。
【００１６】
保液層２に前記被膜形成助剤を含ませる方法は、使用する前記保液材に応じて適宜選択される。例えば、１）被膜形成助剤の溶液を含浸させる方法、２）前記保液材とともに混合する方法、３）前記高分子化合物と混合して加熱し、シート状等の所望の形状に成形する方法が挙げられる。保液層２に含ませる皮膜形成助剤の濃度は、海水中の炭酸イオン濃度を考慮すると、ＮａＨＣＯ3濃度は、０．１ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましく、０．０５〜０．１ｍｏｌ／Ｌであることがより好ましい。また、同様に、Ｎａ2Ｓｉ2Ｏ5の濃度は、０．００５〜０．０１ｍｏｌ／Ｌが好ましく、且つ皮膜形成助剤の濃度が合計して０．０１ｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。
【００１７】
保液層２には、前記皮膜形成助剤に加えて、又は前記被膜形成助剤に代えて、電解液中のカルシウムイオンやマグネシウムイオン或いは電解液中に加えられたＺｎ塩が電解したＺｎイオン等と結合して析出・沈殿し、カソード反応を抑制するインヒビター（カソード反応抑制型インヒビター）を含ませたり、Ｚｎ塩を追加し、主として当該Ｚｎと結合させ、Ｚｎ化合物として析出させる酸化型インヒビターを含ませることができる。
【００１８】
前記カソード反応抑制型インヒビターとしては、正リン酸塩、ポリリン酸塩等のリン酸塩、アミノトリメチルホスホン酸、ヒドロキシエチリデンホスホン酸、ホスホノブタントリカルボン酸等のホスホン酸塩、ケイ酸ナトリウム等のケイ酸塩、タンニン酸、アクリル酸、マレイン酸等の高分子電解質が挙げられる。また、前記酸化型インヒビターとしては、モリブデン酸ナトリウム、タングステン酸ナトリウムが挙げられる。これら各インヒビターの添加量は、０．００１ｍｏｌ／Ｌ程度を目安として防食対象物の表面積や防食期間等に応じて設定することができる。
【００１９】
被覆層３は、海水、淡水等の液体を透過し、保液層２の保護機能を果たすものであれば特に材質等には制限はない。被覆層３としては、透水コンクリート、透水モルタル、木材、孔あけ加工された金属、液透過性を有する多孔性の繊維強化プラスチックス等が挙げられる。耐久性、施工のし易さ、廃棄処理のし易さ、耐候性、加工性等を考慮すると、液透過性を有する多孔性の繊維強化プラスチックスで構成することが好ましい。被覆層３の液透過性は、被覆層の導電性、透水性、空隙率等を考慮して設定することができる。被覆層の導電性は、例えば被覆防食環境と同じ液体中において通電したときに測定されるカソード電流密度から求めることができる。また、被覆層の透水性は、例えば自然濾過による単位面積・単位時間当たりの透過水量から求めることができる。被覆層として、例えば平均気孔径１μｍの液透過性ガラス繊維強化ポリエステル樹脂（繊維強化プラスチックス）を用いる場合、導電性及び透水性がそれぞれカソード電流密度で１４〜１９μＡ／ｃｍ2（アノード−カソード間電位差２００ｍＶ）、前記透過水量（イオン交換水１００ｍｌ、透過面積１０．４６ｃｍ2）で０．０４ｇ／（ｃｍ2・ｈ）以上であれば、被覆層として保液層に電解液を供給するのに十分な液透過性を有している。
【００２０】
併用される陽極１０は電気防食用の陽極であればよい。本実施形態では、陽極１０として流電陽極が用いられている。この流電陽極は、被防食体よりも卑な金属であればよく、本実施形態では鋼よりも卑である亜鉛、アルミニウム、マグネシウム及びそれらの合金が挙げられる。陽極１０には、従来から外部電源方式の電気防食に用いられている陽極を特に制限なく用いることもできる。このような外部電源方式の電気防食用の陽極としては、白金めっきチタン、白金めっきタンタル、白金めっきニオブ、炭素鋼、酸化鉄、高ケイ素鉄、高ケイ素クロム鉄、鉛銀合金、黒鉛などが挙げられる。
【００２１】
本実施形態の電気防食被覆構造１では、その端面部からのみならず、液透過性の被覆層３を通しても流電陽極から防食電流が流れる。この際に、前記保液層２に保持されている電解液のカルシウムイオンやマグネシウムイオンが被防食体１１の表面に炭酸カルシウムや水酸化マグネシウムを主成分とする皮膜を形成する。この皮膜は、前記皮膜形成助剤によって防食初期に移動し防食電流が流れて形成されるが、保液層２に被膜形成助剤が含まれているため、皮膜の形成が促進され、防食初期から当該皮膜が形成されて被防食体の防食が行われる。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態の電気防食被覆構造は、海洋環境における鋼構造物の飛沫干満部の防食を好適に行える。また、本実施形態の電気防食被覆構造は、新設の鋼構造物のみならず既設鋼構造物への施工性にも優れている。
【００２３】
本発明は、前記実施形態に制限されるものではない。
【００２４】
本発明は、前記実施形態のように、海洋環境における鋼構造物に適用することが好ましいが、淡水のように防食電流が流れにくい環境における鋼構造物にも適用することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
図２（ａ）〜（ｆ）に示す電気防食被覆構造を、下記実施例１〜６のようにして鋼板に適用し、その防食効果を下記干満試験により調べた。防食試験の結果を表１に示す。
【００２６】
〔実施例１〕
下記保液材に電解性化合物（ＣａＣｌ2、ＭｇＣｌ2）及び皮膜形成助剤（ＮａＨＣＯ3）をモル比でＣａＣｌ2：ＭｇＣｌ2：ＮａＨＣＯ3＝１：１：２、全濃度で０．２ｍｏｌ／Ｌで海水に溶解させた溶液を含浸させた後、下記被覆層３で被覆して防食性を調べた。
保液層２：液吸収性の高分子化合物を網状に成形したもの（２１）の外側にさらに下記吸水性シート２２を重ねたもの
吸水性シート２２：液吸収性の高分子化合物とパルプの混合物をポリエチレンとポリプロピレンのサーマルボンド不織布で挟んでシート状の防食複合体（高分子化合物含有量（１０ｍｇ／ｃｍ2）としたもの
被覆層３：厚さ１．５ｍｍ、平均気孔径１μｍの液透過性ガラス繊維強化ポリエステル樹脂
【００２７】
〔実施例２〕
保液層２を下記のものに変更した以外は、実施例１と同様にして構成した電気防食被覆構造により防食を行った。
保液層２：厚さ１０ｍｍのＰＶＡスポンジ（２３）
【００２８】
〔実施例３〕
保液層２を下記のものに変更した以外は、実施例１と同様にして構成した電気防食被覆構造により防食を行った。
保液層２：液吸収性の高分子化合物の微粉砕品を加熱してシート状に加工したもの（２４）
【００２９】
〔実施例４〕
保液層２を下記のものに変更した以外は、実施例１と同様にして構成した電気防食被覆構造により防食を行った。
保液層２：ウレタン系樹脂に吸水性ポリマー５ｗｔ％を含有させたフォーム材（２５）
【００３０】
〔実施例５〕
保液層２に用いられる高分子化合物を下記のものに変更した以外は、実施例１と同様にして構成した電気防食被覆構造により防食を行った。
高分子化合物：液吸収性の高分子化合物に第１実施例のモル比で電解性化合物及び皮膜形成助剤を混合し、加熱してシート状に成形したもの（２６）
【００３１】
〔実施例６〕
保液層２の吸水性シートを下記のものに変更した以外は、実施例５と同様にして構成した電気防食被覆構造により防食を行った。
吸水性シート：厚さ８ｍｍの実施例２の保液層のＰＶＡスポンジ（２７）
【００３２】
〔比較例１〕
比較例として無防食の鋼板を試験片として用いた。
【００３３】
＜干満試験＞
被防食体として、ＳＳ４００の鋼板を使用し、幅５ｃｍ、高さ１０ｃｍの防食試験片を縦に５枚配置して干満部とし、そのさらに上方の幅５ｃｍ、高さ５ｃｍの防食試験片を配置して気中部とした。そして、それぞれの試験片に上記各実施例の電気防食被覆構造を適用した。保液層は厚さ１ｃｍとし、保液層の側面の海水との接触はゴムシートで遮蔽して保液層の下端部及び被覆層との接触面からのみ海水が供給されるようにした。また、干潮位から１０ｃｍ、３０ｃｍ及び５０ｃｍに三箇所に位置するように、カソード電位測定用の照合電極をそれぞれ設置した。照合電極には、φ１ｍｍのＡｇ線の先端約２ｃｍを１Ｎ塩酸溶液中にて電解させて作製したＡｇ−ＡｇＣｌ電極を使用し、電位を海水銀塩化銀電極（ＳＳＥ／海水）基準とした。このように電気防食被覆を施した試験体を干満装置に設置し、各試験体のそれぞれの試験片とＡｌ陽極とを短絡させ、干潮時及び満潮時のカソード電位の測定及び各レベルに設置した試験片に流入する電流値をデータロガーで経時計測した。なお、各試験片に流入する電流値は、Ａｌ陽極とそれぞれの試験片を短絡させた電気回路中に１Ωの固定抵抗を直列に接続し、このシャント抵抗におけるＩＲ降下を計測して流入電流値を算出した。さらに、鋼板に対する電気防食条件は、Ａｌ陽極と鋼板との電位差が２５０ｍＶのとき、１５μＡ／ｃｍ2のカソード電流が供給されるもので、Ａｌ陽極とそれぞれの鋼板とを接続した電気回路中に可変抵抗を取り付け、短絡発生電流値を制御した。そして、干満部の干潮位と満潮位の高低差を約５０ｃｍとし、干潮位から満潮位まで５時間で水位を上げ、満潮位で１時間保持した後、さらに５時間かけて干潮位に水位を下げ、干潮位で１時間保持する干満サイクルを１日２回繰り返す試験を約２ヶ月間行った。
【００３４】
＜腐食速度及び防食率の算定＞
試験前後の試験片の質量差（腐食減量）から下記数１によって各レベルにおける腐食速度を算出した。また、下記数２で表される比較例の腐食速度に対する同じレベルの実施例の腐食速度の割合を防食率とし、本発明の防食効果を評価した。
【００３５】
【数１】
2007077474.tif 000003
【００３６】
【数２】
2007077474.tif 000004
【００３７】
【表１】
2007077474.tif 000005
【００３８】
表１に示したように、各実施例では、比較例に比べて腐食速度が遅く、防食効果が十分に高いことが確認できた。特に、実施例５では、干満部から気中部に亘る全ての領域で高い防食効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の電気防食被覆構造の一実施形態を模式的に示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の電気防食被覆構造の実施例による構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  電気防食被覆構造
２  保液層
３  被覆層
１０  流電陽極（電気防食用の陽極）
１１  被防食体
【図１】
2007077474.tif 000006
【図２】
2007077474.tif 000007