JP2014037561A - 防食材 - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
【解決手段】犠牲陽極材1が鋼材から構成される被防食材Sの表面上に配置され、保持部材2が被防食材Sの表面に磁力で固着されると共に犠牲陽極材1に係合して被防食材Sの表面上に犠牲陽極材1を保持することにより、保持部材2の内部に犠牲陽極材1から被防食材Sの表面に至る電子の流通路が形成される。
【選択図】図1
Description
鋼材の腐食を抑制する技術として、鋼材に塗装やめっき等を施して鋼材と腐食成分との直接的な接触を妨げる方法が知られている。しかしながら、塗装を塗り替える際にはブラストなどの下地処理が必要となり、この下地処理の状態は天候によって大きく変動するため塗装の施工管理が難しく、塗装の品質を長期間にわたって一定に保つには多くの手間とコストを要した。このため、下地処理の状態に依存することなく一定の防食効果が得られる防食技術が求められている。
しかしながら、固定材の永久磁石は犠牲陽極材を被防食材に固定することのみに使用され、犠牲陽極材と被防食材との電気的な導通は導電性粘着剤により保たれている。すなわち、被防食材と犠牲陽極材との電気的な導通は、導電性粘着剤が被防食材と犠牲陽極材にそれぞれ粘着して接続されることにより確保されており、導電性粘着剤の粘着性が低下してこれらの接続が失われると、被防食材に対する防食効果も失われてしまう。このため、犠牲陽極材が完全に消耗する前でも導電性粘着剤が劣化すると交換作業を行わなければならず、防食材の管理が困難であった。
また、導電性粘着剤の電気抵抗成分により、犠牲陽極材から被防食材への電子の流れが妨げられるため、充分な防食効果を得ることができなかった。
また、前記支柱部は導電性磁石からなると共に、前記押さえ部は導電性磁石または磁性材からなり、前記押さえ部が前記支柱部に磁力で固着されて前記支柱部に接触することにより前記電子の流通路を形成することができる。
また、前記導電性磁石は、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石またはアルニコ磁石から構成することができる。
また、前記押さえ部と前記犠牲陽極材の当接部分を取り囲むように防水用のシーリング材が配置されているのが好ましい。また、前記挿入部の先端部と被防食材の当接部分を取り囲むように防水用のシーリング材が配置されているのが好ましい。
また、前記犠牲陽極材と被防食材との間に配置され、被防食材の表面を湿潤環境に保つための水分を外部から吸収する吸水シートをさらに有することもできる。また、前記吸水シートは、親水性官能基を有する繊維を10%以上含み、前記親水性官能基を有する繊維の水分保持率は0.4〜3.0であるのが好ましい。
図1に、この発明の実施の形態1に係る防食材の構成を示す。この防食材は、鋼材から構成される被防食材Sを防食するためのもので、被防食材Sの表面上に配置される犠牲陽極材1と、被防食材Sの表面に磁力で固着されると共に犠牲陽極材1に係合して被防食材Sの表面上に犠牲陽極材1を保持する保持部材2とを有する。
支柱部5は、先端部4から後端部6まで延びる導電性磁石からなり、この導電性磁石の磁力により先端部4が被防食材Sの表面に脱着可能に固着され、犠牲陽極材1を被防食材Sの表面上に支持するものである。ここで、支柱部5は、導電性磁石から構成されるため、被防食材Sの表面に固着されると同時に被防食材Sに対して電気的にも接続される。また、支柱部5の側面は絶縁層8で覆われており、これにより犠牲陽極材1と導電性磁石との間が絶縁されている。ここで、導電性磁石としては、例えば、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石またはアルニコ磁石から構成することができる。また、絶縁層8としては、例えば、エポキシ、アクリル、フッ素およびシリコーンなどの樹脂から構成することができる。
押さえ部7は、板形状の導電性磁石からなり、支柱部5の後端部6と犠牲陽極材1の表面にそれぞれ当接して犠牲陽極材1の貫通孔3を外側から塞ぐように配置されている。この時、押さえ部7は、支柱部5と共に導電性磁石から構成されているため、支柱部5の後端部6に磁力で脱着可能に固着されると共に支柱部5に対して電気的にも接続される。このように、押さえ部7と支柱部5が電気的に接続されることにより、保持部材2では、押さえ部7と犠牲陽極材1との接触面から、支柱部5の先端部4と被防食材Sとの接触面までの電気的な導通が確保され、犠牲陽極材1から被防食材Sに至る電子の流通路が形成される。また、押さえ部7の外部に露出された外表面は、絶縁層9で覆われている。なお、押さえ部7は、支柱部5と同様の導電性磁石から構成することができるが、支柱部5との間で電子の流通を妨げないように支柱部5と同じ材料の導電性磁石から構成されるのが好ましい。また、絶縁層9も支柱部5の絶縁層8と同様の樹脂から構成することができる。
一般的に、金属材料の腐食は、金属材料中の原子が水分(電解質水溶液)中に陽イオンとして溶け出すアノード反応(酸化反応)と、酸化剤が電子を受け取るカソード反応(還元反応)が対をなして同時におこる現象である。
まず、相対的に水滴が厚く酸素濃度が低い水滴中央部の鉄板上では、次式(1)のようなアノード反応(酸化反応)がおこり、鉄原子Feは、鉄板に電子e−を残し、第一鉄イオンFe2+の形で溶解し、水滴中に拡散する。
Fe→Fe2++2e− (1)
一方、水滴中の酸素濃度の高い所では、次式(2)のようなカソード反応(還元反応)がおこり、水H2O、酸素O2及び鉄溶解部から供給される電子e−が反応して水酸化物イオンOH−を生じる。
H2O+O2/2+2e−→2OH− (2)
そして、これらの反応で生じた第一鉄イオンFe2+と水酸化物イオンOH−が反応して水酸化鉄Fe(OH)2などの腐食生成物が生成され、この腐食性生物が鉄板上に堆積することにより、いわゆる錆びが発生することになる。
被防食材Sの表面に犠牲陽極材1を保持した状態で放置すると、図3に示すように、外部から雨などの水分Wが被防食材Sと犠牲陽極材1との間に侵入する。この時、犠牲陽極材1は被防食材Sよりも卑な金属からなるため、犠牲陽極材1側でアノード反応が生じると共に被防食材S側でカソード反応が生じる。すなわち、犠牲陽極材1側で先行して生じるアノード反応により自由電子e−が発生し、この電子e−が犠牲陽極材1と保持部材2の押さえ部7との接触部分を介して保持部材2内に流入し、押さえ部7と支柱部5が接続されて形成された電子の流通路を介して支柱部5の先端部4まで流通される。そして、支柱部5の先端部4に到達した電子e−は、その先端部4と被防食材Sとの接触部分を介して被防食材Sに供給され、被防食材S内を通って水分Wの位置まで移動すると、被防食材S内から水分W中に放出されて被防食材Sの表面上でカソード反応が生じる。このようにして、犠牲陽極材1から保持部材2を介して被防食材Sに電子e−が順次供給される防食回路Cが形成される。
また、保持部材2の押さえ部7は、外部に露出された外表面に絶縁層9を有することにより、その外表面に他の物質が接触して電子e−の流通が妨げられるのを抑制することができる。また、支柱部5は、側面に絶縁層8を有することにより、その側面が犠牲陽極材1に短絡されて適正な防食回路Cの形成が妨げられるのを抑制することができる。
本実施の形態によれば、保持部材2と被防食材Sの間の電気的な導通は、保持部材2が被防食材Sに固着する限り確保されるものであり、長期間にわたって防食回路Cを形成することができ、犠牲陽極材1が完全に消耗する前に防食回路Cが消失するのを抑制することができる。
防食材は、例えば、図4(A)に示すように、橋梁などに使用されるH型鋼の表面に取り付けられる。まず、図4(B)に示すように、複数の貫通孔3が形成された犠牲陽極材1を被防食材Sの表面上に配置する。
なお、支柱部5を被防食材Sに固着した後で、犠牲陽極材1を被防食材Sの表面上に配置してもよい。すなわち、被防食材Sの表面上において犠牲陽極材1の貫通孔3が配置されるそれぞれの位置に予め支柱部5を設置し、被防食材Sの表面上に設置された支柱部5に貫通孔3を通して犠牲陽極材1を被防食材Sの表面上に配置することができる。
これにより、犠牲陽極材1と保持部材2の間の電気的な導通と、保持部材2と被防食材Sの間の電気的な導通が確保され、犠牲陽極材1から被防食材Sに至る電子の流通路が形成される。
さらに、犠牲陽極材1は保持部材2の磁力のみで着脱可能に被防食材Sに取り付けられているため、被防食材Sから犠牲陽極材1を取り外す場合においても、押さえ部7を取り外すだけで犠牲陽極材1を支柱部5に沿って抜き取ることができる。その後、犠牲陽極材1を交換する場合には、被防食材Sの表面上に固着された支柱部5に新たな犠牲陽極材1の貫通孔3を通すことで新たな犠牲陽極材が被防食材Sの表面上に配置され、容易に交換作業を行うことができる。なお、犠牲陽極材1を支柱部5から抜き取った後、支柱部5を被防食材Sの表面上から取り外し、図4(A)〜(D)と同様にして、新たな犠牲陽極材1を被防食材Sの表面上に取り付けてもよい。ただし、支柱部5を取り外さずに新たな犠牲陽極材1を配置する交換方法は、少ない作業工程で交換できるため好ましい。
なお、保持部材2の間隔は、防食回路が形成可能な範囲で且つ犠牲陽極材1を被防食材Sの表面に保持できればよく、例えば70mm以下の間隔を空けて保持部材2を設置することができる。
また、押さえ部7は、支柱部5に磁力により接続されると共に犠牲陽極材1と支柱部5の間の電気的な導通を確保できればよく、導電性磁石に換えて磁性材から構成することもできる。ただし、押さえ部7と支柱部5の両方を導電性磁石で構成すると、押さえ部7と支柱部5は互いの磁力でより強固な固着力を発揮するため好ましい。
図5に、実施の形態2に係る防食材の構成を示す。この防食材は、実施の形態1で用いられた防食材において、被防食材Sと犠牲陽極材1の間に、被防食材Sの表面を湿潤環境に保つための吸水シート21を新たに配置したものである。
このような吸水シート21を被防食材Sの表面に当接して配置すると共に犠牲陽極材1が被防食材Sとは反対側の吸水シート21の表面に当接して配置される。また、犠牲陽極材1と吸水シート21には、被防食材Sを臨むように両者を連通する貫通孔22が形成されている。
保持部材2の支柱部5は、貫通孔22に挿入されて先端部4が被防食材Sの表面に磁力で固着されている。また、押さえ部7は、支柱部5の後端部6に固着すると共に犠牲陽極材1の表面に当接して貫通孔22を塞ぐように配置されている。
すなわち、犠牲陽極材1側で継続的に生じるアノード反応により自由電子e−が発生し、この電子e−が犠牲陽極材1と保持部材2の押さえ部7との接触部分を介して保持部材2内に順次流入し、押さえ部7と支柱部5が接続されて形成された電子の流通路を介して支柱部5の先端部4まで流通される。そして、支柱部5の先端部4に到達した電子e−は、その先端部4と被防食材Sとの接触部分を介して被防食材Sに順次供給され、被防食材S内を通って水分Wの位置まで移動すると、被防食材S内から水分W中に放出されて被防食材Sの表面上でカソード反応が継続して生じることになる。
本実施の形態によれば、水分保持能が高められた吸水シート21により被防食材Sの表面と犠牲陽極材1の間における湿潤環境が維持されるため、長期間継続して被防食材Sの腐食を抑制することができる。また、吸水シート21を利用することで、多孔質の材料から構成された犠牲陽極材1に頼ることなく、被防食材Sと犠牲陽極材1の間を湿潤環境に維持することができる。さらに、犠牲陽極材1と被防食材Sは、均一に配置された保持部材2のみで電気的に接続されるため、被防食材Sに対する防食回路Cの形成が均一化され、被防食材Sを全体にわたって均一に防食することができる。
すなわち、親水性官能基を有する繊維の水分保持率が、0.4未満であると、吸水シート21に10%以上の親水性官能基を有する繊維を含有させた場合でも、吸水シート21の水分保持率が低下し、かつ、親水性官能基を有する繊維から由来する長期間の水分保持性が発揮されず、結果的に吸水シート21に長期間の水分が保持できないおそれがある。
反対に、3.0以上の水分保持率を備えた親水性官能基を有する繊維を吸水シート21に10%以上含ませた場合には、吸水シート21が水分を飽和状態まで含んだ時と、乾燥した時の体積変化が大きくなり、吸水シート21が被防食材Sおよび犠牲陽極材1に対して離間するおそれがある。
ここで、水分保持率は、熱風乾燥機を用いて吸水シート21、もしくは、繊維を温度105℃で3時間乾燥した後の重量をX(g)とし、イオン交換水に30分間浸漬して取り出した後、190G、5分間遠心脱水した後の重量をYgとすると、(Y/X)−1で表される。
アクリレート繊維は、例えば特開2003−089971に記載されるように、アクリル系繊維を薬剤処理することにより得られる。
処理前の出発アクリル系繊維としてはアクリロニトリル(AN)系重合体により形成された繊維であり、例えば、短繊維、トウ、糸、編織物、不織布等の形態のものを用いることができる。
上記の実施の形態1および2では、保持部材2の支持部5は、導電性磁石からなると共にその側面が絶縁層8で覆われて構成されていたが、被防食材Sおよび犠牲陽極材1に対して磁力により固着すると同時に電気的な導通も確保され、保持部材が被防食材Sに固着される限り電気的な導通も確保されるものであれば特に限定されるものではない。
押え部33は、板形状の磁性材からなり、支柱部32の後端部6と犠牲陽極材1の表面にそれぞれ当接して犠牲陽極材1の貫通孔3を塞ぐように配置されている。押え部33は磁性材からなるため、支柱部32の後端部6に非導電性磁石34の磁力により固着されると同時に、押さえ部33の表面が導電材35に接触して電気的にも接続される。このように、押さえ部33と支柱部32が電気的にも接続されることにより、保持部材31では、実施の形態1と同様に、押さえ部33と犠牲陽極材1との接触面から、支柱部32の先端部4と被防食材Sとの接触面までの電気的な導通が確保され、犠牲陽極材1から被防食材Sに至る電子の流通路が形成される。また、押さえ部33の外部に露出された外表面は、絶縁層9で覆われている。
なお、本実施の形態において、押さえ部33は、磁性材から構成されたが、導電性磁石から構成することもできる。
例えば、図8に示すように、実施の形態1において、保持部材2の押さえ部7と犠牲陽極材1の当接部分を取り囲むように防水用のシーリング材41を配置することができる。また、支柱部5の先端部4と被防食材Sの当接部分を取り囲むように防水用のシーリング材42を配置することもできる。
これにより、保持部材と犠牲陽極材の間、および、保持部材と被防食材Sの間にそれぞれ水分が侵入して保持部材が腐食するのを抑制し、保持部材の腐食により固着力の低下あるいは電気的な導通が妨げられるのを未然に防ぐことができる。
この実施例では、被防食材Sに鋼板(SM400A)を使用すると共に犠牲陽極材1にAl−Zn多孔質焼結板を使用し、被防食材Sと犠牲陽極材1の間に吸水シート21を配置した状態で保持部材2により固定した。保持部材2を構成する導電性磁石にはサマリウムコバルト磁石を使用した。このようにして、被防食材Sの表面上に防食材を取り付け、4wt%NaCl水溶水を犠牲陽極材1上に滴下して室温で120時間静置した。なお、対象として、犠牲陽極材1から被防食材Sに電子が流通しないように、保持部材2と被防食材Sの接触部分を絶縁したものも同様の環境で静置した。
その結果、図9(A)に示される実施例では被防食材Sの腐食がほとんど確認されないのに対し、図9(B)に示される対称では被防食材Sが全体的に腐食されているのが確認された。このことから、犠牲陽極材1で生じた電子は、保持部材2を介して被防食材Sに順次流通しており、保持部材2が磁力により被防食材Sに固着することで犠牲陽極材1から被防食材Sに至る電気的な導通が確保されることが確認された。
Claims (12)
- 鋼材から構成される被防食材の表面上に配置された犠牲陽極材と、
被防食材の表面に磁力で固着されると共に前記犠牲陽極材に係合して被防食材の表面上に前記犠牲陽極材を保持する保持部材と
を備え、
前記保持部材の内部に、前記犠牲陽極材から被防食材の表面に至る電子の流通路が形成されることを特徴とする防食材。 - 前記犠牲陽極材は貫通孔を有し、
前記保持部材は、前記貫通孔に挿入されて先端部が被防食材の表面に磁力により固着される支柱部と、前記支柱部の後端部に接続されると共に前記犠牲陽極材の表面に当接して押さえる押さえ部とを有する請求項1に記載の防食材。 - 前記支柱部は導電性磁石からなると共に、前記押さえ部は導電性磁石または磁性材からなり、前記押さえ部が前記支柱部に磁力で固着されて前記支柱部に接触することにより前記電子の流通路が形成される請求項2に記載の防食材。
- 前記支柱部の側面は、絶縁層で覆われている請求項3に記載の防食材。
- 前記導電性磁石は、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石またはアルニコ磁石から構成される請求項3または4に記載の防食材。
- 前記支柱部は、先端部から後端部まで延びる筒形状の非導電性磁石と、前記非導電性磁石の内部に配置された導電材とから構成され、
前記押さえ部は、磁性材からなり、
前記押さえ部が、前記支柱部の前記非導電性磁石に磁力で固着されて前記導電材に接触することにより、前記電子の流通路が形成される請求項2に記載の防食材。 - 前記押さえ部の外部に露出された外表面は、絶縁層で覆われている請求項2〜6のいずれか一項に記載の防食材。
- 前記押さえ部と前記犠牲陽極材の当接部分を取り囲むように防水用のシーリング材が配置されている請求項2〜7のいずれか一項に記載の防食材。
- 前記挿入部の先端部と被防食材の当接部分を取り囲むように防水用のシーリング材が配置されている請求項2〜8のいずれか一項に記載の防食材。
- 前記犠牲陽極材は、被防食材の表面に直接当接するように配置される請求項1〜9のいずれか一項に記載の防食材。
- 前記犠牲陽極材と被防食材との間に配置され、被防食材の表面を湿潤環境に保つための水分を外部から吸収する吸水シートをさらに有する請求項1〜9のいずれか一項に記載の防食材。
- 前記吸水シートは、親水性官能基を有する繊維を10%以上含み、前記親水性官能基を有する繊維の水分保持率は0.4〜3.0である請求項11に記載の防食材。
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