JP5470276B2 - Anticorrosion method and anticorrosion structure - Google Patents
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Description
本発明は、カソード防食方法およびその防食構造に関し、より詳細には、コンクリート中の鉄筋等、被防食体が被覆層で覆われるものである場合の防食方法および防食構造に関する。
本願は、2009年1月16日に日本に出願された特願2009−8068号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。The present invention relates to a cathode anticorrosion method and an anticorrosion structure thereof, and more particularly to an anticorrosion method and an anticorrosion structure in a case where an anticorrosive body such as a reinforcing bar in concrete is covered with a coating layer.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-8068 for which it applied to Japan on January 16, 2009, and uses the content here.
コンクリート表面に設置した電極(例えば陽極)から、コンクリート中の鉄筋等の鋼材に電流を流すことによって、鋼材の電位を腐食しない電位にまで変化させ、鋼材腐食の進行を抑制する工法として、電気防食工法が知られている。 As a method of suppressing the progress of corrosion of steel materials by changing the potential of the steel materials to a potential that does not corrode by passing an electric current from an electrode (for example, an anode) installed on the concrete surface to a steel material such as a reinforcing bar in the concrete. The construction method is known.
従来、電気防食工法において屋外で継続的に電流を流す必要がある場合に用いられる電子供給体としては、一つには外部電源があり、もう一つには、電気防食の対象の鋼材よりも酸化還元電位が卑である物質、例えば、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム等の卑金属やこれらの合金からなる流電陽極(犠牲陽極)がある。
しかし、外部電源は、電源の維持管理や防食電流の管理が必要であること、商用電源の確保が困難な場合があること等の問題がある。また、流電陽極は、経時に伴い消耗するという問題がある。Conventionally, as an electron supplier used when current needs to flow continuously outdoors in an anticorrosion construction method, one is an external power source, and the other is a steel material that is subject to anticorrosion. There are substances having a low oxidation-reduction potential, for example, base metals such as zinc, magnesium, and aluminum, and galvanic anodes (sacrificial anodes) made of alloys thereof.
However, the external power source has problems such as the need for power source maintenance and management of anticorrosion current, and the difficulty in securing a commercial power source. Moreover, there is a problem that the galvanic anode is consumed over time.
この様な問題に対して、近年、チタン酸化物皮膜を電子供給体として利用した防食方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、ステンレス鋼の表面にチタン酸化物を含有する皮膜を形成することが提案されている。
また、特許文献2においては、金属板やプラスチックフィルムなどの支持体上に設けたチタン酸化物皮膜に光があたるときに生ずる電子を、導電線を通して防食対象金属に注入することにより、これを防食できるとされている。
そして、特許文献3においては、チタン酸化物被膜に光があたるときに生ずる電子を、導電性皮膜で集電して防食対象金属に注入することにより、これを防食できるとされている。In recent years, anticorrosion methods using a titanium oxide film as an electron supplier have been proposed for such problems.
For example,
In
In
しかしながら、特許文献1の提案は、金属材料の表面に直接チタン酸化物を含有する皮膜を形成するので、コンクリートに埋設された鉄筋や塗料等の防食膜に覆われた鋼材などの金属の防食をすることができないという問題がある。
一方、特許文献2の方法および装置は、導電線を用いるので、コンクリートに埋設された鉄筋などの金属に電子を注入することは可能である。
特許文献2の実施例における実験2においては、ITO導電ガラス上に酸化チタン膜を形成しているので、特許文献3の図5の構造と同じである。しかし、この実験によれば、最も厚い3μmの酸化チタン被膜を用いて波長360nmの光線を最も強い25mWcm-2の光強度で照射しても陽極(アノード)電位は−584mVにとどまっており、炭素鋼(−400mV)との電位差はわずか184mVである。この値は、一般的な犠牲陽極の電位−1000mV以下と比較すると十分に卑であるということはできない。However, since the proposal of
On the other hand, since the method and apparatus of
In
ところで、特許文献2、3の発明においては、陽極(アノード)であるチタン酸化物を含む被膜が空気中に位置していても防食可能であるとする発明であるが、いずれの文献の実施例におけるいずれの実験も、すべて塩化ナトリウム水溶液中に被防食体および陽極を浸漬させた状態での実験である。したがって、これらの実施例は、発明の内容と対応していない。それ故、陽極を空気中に設置した場合における陽極の電子生成量が確認されておらず、防食に必要な電子生成量が得られるか否かが明確でない。したがって、空気中の水分や雨によって陽極表面の水膜が生じないような環境においては、防食に十分な電子を生成できない可能性がある。
By the way, in the inventions of
特許文献2や3に示される防食回路は、陽極−導電線−被防食体という回路構成である。この回路は通常の外部電源方式の防食回路のように閉じた回路ではない。このような回路構成にて陽極で電子を生成し続けるためには、特許文献3の図5や図6に示されるように雨あるいは空気中の水分により陽極表面に生じる水滴薄膜中に含まれる水を酸化してヒドロキラジカル(・OH)の発生を継続させる必要がある。しかしながら、特許文献2および3には、ヒドロキラジカルの発生を継続させるメカニズムについては、一切記載されていない。
The anticorrosion circuit shown in
そもそも特許文献2、3の発明の発明者は、日本における光触媒の第一人者である。そして、これらの発明は、光触媒の原理を応用した発明である。チタン酸化物は、光の照射により、電子(e-)と正孔(h+)の二つのキャリアを生成する。光触媒のセルフクリーニング効果は、チタン酸化物による酸化還元反応を利用する。この酸化還元反応は、正孔(h+)により水が酸化されてヒドロキラジカル(・OH)が生成する酸化反応と、電子(e-)により空気中の酸素が還元されてスーパーオキサイドアニオン(・O2 -)が生成する還元反応とからなる。In the first place, the inventors of the inventions of
特許文献2や3に具体的な記載はないが、特許文献3の図5や図6は、これらの発明がヒドロキラジカル(・OH)を生成する酸化反応と、スーパーオキサイドアニオン(・O2 -)を生成する還元反応とからなることを説明する模式図と考えられる。したがって、これらの図に示される防食回路を評価する特許文献2の実施例における実験2においては、電子の流れが、陽極−導電線−被防食体−塩化ナトリウム水溶液−陽極という防食回路となっていると考えられる。この回路においては、水が電気分解されることで、電流が流れることが可能になると推定される。そして、陽極では酸素が発生し、被防食体では水素が発生することで、ヒドロキラジカルとスーパーオキサイドアニオンが連続的に消費されるのと考えられる。つまり、この回路においては、水の電気分解により、電子(e-)と正孔(h+)の二つのキャリアが連続的に消費されるので、大きな電流が流れると推定される。Although there is no specific description in
特許文献2、3の発明においては、チタン酸化物は、その表面に水が付着していることのみならず、被防食体と塩化ナトリウム水溶液を介して電気的に接続されている必要がある。そして、この発明においては、ヒドロキラジカルとスーパーオキサイドアニオンが連続的に消費されないと大きな電流が流れることはなく、被防食体の防食電位を十分に低くすることができない。
したがって、特許文献2や3に提案の防食方法を活用するのであれば、特許文献2や3の実施例のように、被防食体と陽極(アノード)の双方が水中や被水する環境に設置する必要があり、防食構造を設置できる環境が極めて限られるという問題がある。また、チタン酸化物層を損傷や著しい汚れから保護する必要が生じた場合に、保護フィルムを設けることができないという問題もある。In the inventions of
Therefore, if the anticorrosion method proposed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、防食構造設置の自由度が高く、コンクリート中の鉄筋等、被防食体が被覆層で覆われるものである場合でも、十分な防食効果を得ることができる防食方法および防食構造を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a high degree of freedom in setting up a corrosion-proof structure, and even when a body to be protected, such as a reinforcing bar in concrete, is covered with a coating layer, a sufficient anti-corrosion effect can be obtained. It is an object to provide an anticorrosion method and an anticorrosion structure that can be obtained.
本発明の発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、構造物の壁面など半導体層が空気中に存在し、実質的に水と接触しない場合においても、防食対象に大量の電子を注入するためには、電子が半導体層から防食対象に移動し、さらに半導体層に戻ってくることができる回路構造とする必要があるとの知見を得た。
本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、その第一の発明は、実質的に水と接触しないように表層が保護された半導体層に電磁波を受けさせて電子を放出させ、放出された電子を集電して被防食体に供給し、電子が供給された被防食体から電解質層を介して電子を前記半導体層に還流することで電流を被防食体に流して被防食体の電位を卑にすることを特徴とする防食方法である。
また、本発明に係る第二の発明は、前記第一の発明において、前記半導体層を電磁波が透過可能で不透水性のプラスチックフィルムで支持し、前記フィルムが電磁波を受ける面となるように前記半導体層を被防食体に設置して前記半導体層を前記フィルムで保護する。
また、本発明に係る第三の発明は、前記第一または第二の発明に示す防食方法において、直射日光が直接当たらない場所で前記半導体層に少なくとも360nm〜500nmの波長を有する電磁波を受けさせて電子を放出させる。
また、本発明に係る第四の発明は、前記第一ないし第三の発明に示す防食方法において、層状に形成されて粘着性または接着性を有する電解質層を、被防食体が埋設されたセメントを含む層に貼着する。
また、本発明に係る第五の発明は、前記第一ないし第三の発明に示す防食方法において、層状に形成されて粘着性または接着性を有する電解質層を、被防食体を被覆する塗料の塗膜に貼着する。The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems, and as a result, even when a semiconductor layer such as a wall surface of a structure is present in the air and does not substantially come into contact with water, a large amount of anticorrosion objects are present. In order to inject electrons, it has been found that it is necessary to have a circuit structure that allows electrons to move from the semiconductor layer to the anticorrosion target and return to the semiconductor layer.
The present invention has been made on the basis of this finding, and the first invention is that a semiconductor layer whose surface layer is protected so as not to substantially contact with water is caused to emit electromagnetic waves by receiving an electromagnetic wave, and then emitted. The collected electrons are collected and supplied to the body to be corroded, and the current is passed to the body to be corroded by flowing the electrons back from the body to be corroded to the semiconductor layer through the electrolyte layer. It is the anticorrosion method characterized by making the electric potential of the base.
The second invention according to the present invention is the first invention, wherein the semiconductor layer is supported by an impermeable plastic film that can transmit electromagnetic waves, and the film is a surface that receives electromagnetic waves. A semiconductor layer is placed on the body to be protected and the semiconductor layer is protected with the film.
According to a third aspect of the present invention, in the anticorrosion method shown in the first or second aspect, the semiconductor layer is subjected to an electromagnetic wave having a wavelength of at least 360 nm to 500 nm in a place where direct sunlight does not directly hit. To emit electrons.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the anticorrosion method shown in the first to third aspects, wherein the anticorrosive body is embedded in a layered electrolyte layer having adhesiveness or adhesiveness. Adhere to a layer containing.
According to a fifth aspect of the present invention, in the anticorrosion method shown in the first to third aspects of the present invention, there is provided a coating material for coating an anticorrosive body with an electrolyte layer formed in a layer shape and having adhesiveness or adhesiveness. Adhere to the coating.
また、本発明に係る第六の発明は、電磁波が透過可能で不透水性および導電性を有する支持体に半導体層が形成されてなる電子供給体を被防食体に電気的に接続して防食する防食構造であって、前記支持体により、半導体層の表層が実質的に水と接触しないように保護され、前記電子供給体が、少なくとも半導体層に接する電解質層を介して被防食体と電気的に接続されたことを特徴とする。
また、本発明に係る第七の発明は、前記第六の発明に示す防食構造において、前記電解質層と被防食体との間に導電性の層が介在する。
また、本発明に係る第八の発明は、前記第七の発明に示す防食構造において、導電性の層がセメントを含む層であり、被防食体が鉄を含む金属である。
また、本発明に係る第九の発明は、前記第六ないし第八の発明に示す防食構造において、前記電解質層が粘着剤層または接着剤層である。
また、本発明に係る第十の発明は、前記第六ないし第九の発明に示す防食構造において、前記支持体が少なくとも360nm〜500nmの波長を有する電磁波を透過可能である。
また、本発明に係る第十一の発明は、前記第六ないし第十の発明に示す防食構造において、前記支持体が半導体層の側に導電性薄膜を有する不透水性のプラスチックフィルムである。
また、本発明に係る第十二の発明は、前記第六ないし第十一の発明に示す防食構造において、半導体層がペロブスカイト構造を有する化合物を含む金属の酸化物及び金属カルコゲニドから選ばれる一種または二種以上の化合物を含有する層である。
また、本発明に係る第十三の発明は、前記第六ないし第十二の発明に示す防食構造において、半導体層がブルッカイト型化合物を含む。
また、本発明に係る第十四の発明は、前記第六ないし第十三の発明に示す防食構造において、半導体層が酸化チタン、酸化亜鉛および酸化スズから選ばれる一種または二種以上の金属酸化物を含有する層である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an anticorrosion method in which an electron supply body in which a semiconductor layer is formed on a support body that is permeable to electromagnetic waves and is impermeable and conductive is electrically connected to the corrosion-protected body. The surface of the semiconductor layer is substantially protected from contact with water by the support, and the electron supply body is electrically connected to the body to be protected through at least an electrolyte layer in contact with the semiconductor layer. It is characterized by being connected.
According to a seventh aspect of the present invention, in the anticorrosion structure shown in the sixth aspect, a conductive layer is interposed between the electrolyte layer and the corrosion-protected body.
Further, an eighth invention according to the present invention is the anticorrosion structure shown in the seventh invention, wherein the conductive layer is a layer containing cement, and the corrosion-protected body is a metal containing iron.
According to a ninth aspect of the present invention, in the anticorrosion structure shown in the sixth to eighth aspects, the electrolyte layer is a pressure-sensitive adhesive layer or an adhesive layer.
According to a tenth aspect of the present invention, in the anticorrosion structure shown in the sixth to ninth aspects, the support can transmit electromagnetic waves having a wavelength of at least 360 nm to 500 nm.
The eleventh invention according to the present invention is the water-impermeable plastic film in which the support has a conductive thin film on the semiconductor layer side in the anticorrosion structure shown in the sixth to tenth inventions.
The twelfth invention according to the present invention is the anticorrosion structure shown in the sixth to eleventh inventions, wherein the semiconductor layer is a kind selected from a metal oxide containing a compound having a perovskite structure and a metal chalcogenide or It is a layer containing two or more compounds.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the anticorrosion structure shown in the sixth to twelfth aspects, the semiconductor layer contains a brookite type compound.
Further, the fourteenth invention of the present invention is the anticorrosion structure shown in the sixth to thirteenth inventions, wherein the semiconductor layer is one or more metal oxides selected from titanium oxide, zinc oxide and tin oxide. It is a layer containing a product.
本発明に係る第一の発明によれば、半導体層が雨等で濡れることもなく、汚れも付着しないので、半導体層の設置場所の自由度が高く、しかも電子を被防食体に大量に注入して効果的な防食を行うことができる。また、チタニア(酸化チタン)等からなる半導体層に可視光を受けさせて発生する電子をコンクリート中の鋼材に供給することができるので、陽極の消耗がなく、商用電源による電気の入手が困難な場所でも電気防食が可能となる。
本発明に係る第二の発明によれば、半導体層が雨等で濡れることもなく、半導体層の汚染、劣化や破損を防止することができるので、半導体層の設置場所の自由度が高い。また、モルタルやコンクリートに埋設された鋼材等を防食する場合に、半導体層は鋼材等が存在する部位のモルタルやコンクリートの層もフィルムで保護されるので、塩化物イオンや二酸化炭素などのモルタルやコンクリートの劣化因子が鋼材等の周囲のモルタルやコンクリート中に浸透することを抑制することができ、モルタルやコンクリートの劣化が抑制される。
本発明に係る第三の発明によれば、日陰であっても半導体層を設置でき、防食工事の自由度が高い。
本発明に係る第四の発明によれば、モルタルやコンクリートに埋設された鋼材の防食工事の施工が容易であり、陽極の設置作業にかかる労力を大幅に削減することができる。
本発明に係る第五の発明によれば、被防食体が塗料の塗膜で覆われる金属である場合であっても、粘着性または接着性を有する電解質層を塗膜に貼着することで、防食が可能となる。According to the first invention of the present invention, since the semiconductor layer does not get wet with rain or the like, and dirt does not adhere to it, the degree of freedom in installing the semiconductor layer is high, and a large amount of electrons are injected into the corrosion-protected body. And effective anticorrosion. In addition, since the semiconductor layer made of titania (titanium oxide) or the like is exposed to visible light and can generate electrons that are supplied to the steel in the concrete, the anode is not consumed and it is difficult to obtain electricity from a commercial power source. Electrocorrosion protection is possible at the place.
According to the second aspect of the present invention, the semiconductor layer can be prevented from being wetted by rain or the like, and the semiconductor layer can be prevented from being contaminated, deteriorated, or broken, so that the degree of freedom of the installation location of the semiconductor layer is high. In addition, when the steel layer embedded in mortar or concrete is used to prevent corrosion, the semiconductor layer also protects the mortar or concrete layer where the steel is present, so the film protects the mortar such as chloride ions and carbon dioxide. It is possible to suppress deterioration factors of concrete from penetrating into surrounding mortar and concrete such as steel materials, and deterioration of mortar and concrete is suppressed.
According to the third aspect of the present invention, the semiconductor layer can be installed even in the shade, and the degree of freedom of the anticorrosion work is high.
According to the fourth aspect of the present invention, it is easy to carry out the anticorrosion work for the steel material embedded in mortar or concrete, and the labor required for the installation work of the anode can be greatly reduced.
According to the fifth aspect of the present invention, even when the object to be protected is a metal covered with a paint film, the adhesive layer or adhesive layer is attached to the paint film. Corrosion protection becomes possible.
本発明に係る第六の発明によれば、半導体層が雨等で濡れることもなく、汚れも付着しないので、半導体層の設置場所の自由度が高く、しかも電子の放出量が小さくても、電子を被防食体に効率的に注入して効果的な防食を行うことができる。
本発明に係る第七の発明によれば、モルタルやコンクリートに埋設された鋼材の防食が可能である。また、絶縁性の塗料などの防食被膜が形成された金属も防食が可能である。
本発明に係る第八の発明によれば、モルタルやコンクリートに埋設された鋼材の防食が可能である。
本発明に係る第九の発明によれば、モルタルやコンクリートに埋設された鋼材や塗料などの防食被膜が形成された金属の防食工事の施工が容易である。
本発明に係る第十の発明によれば、通常の可視光線を利用することができる。
本発明に係る第十一の発明によれば、半導体層の汚染、劣化や破損を防止することができる。
本発明に係る第十二の発明によれば、電磁波の入射が弱くても電子を大量に放出して効果的な防食を行うことができる。
本発明に係る第十三の発明によれば、電磁波の入射が弱くても電子を大量に放出して効果的な防食を行うことができる。
本発明に係る第十四の発明によれば、電磁波の入射が弱くても電子を大量に放出して効果的な防食を行うことができる。According to the sixth invention of the present invention, since the semiconductor layer does not get wet with rain or the like, and dirt does not adhere to it, the degree of freedom of the installation location of the semiconductor layer is high and the amount of emitted electrons is small, Effective corrosion prevention can be performed by efficiently injecting electrons into the body to be protected.
According to the seventh aspect of the present invention, corrosion protection of steel materials embedded in mortar and concrete is possible. In addition, a metal on which an anticorrosion film such as an insulating paint is formed can also be anticorrosive.
According to the eighth aspect of the present invention, it is possible to prevent corrosion of steel material embedded in mortar or concrete.
According to the ninth aspect of the present invention, it is easy to perform a metal anticorrosion work in which an anticorrosion film such as a steel material or paint embedded in mortar or concrete is formed.
According to the tenth aspect of the present invention, normal visible light can be used.
According to the eleventh aspect of the present invention, the semiconductor layer can be prevented from being contaminated, deteriorated or broken.
According to the twelfth aspect of the present invention, even when the incidence of electromagnetic waves is weak, a large amount of electrons can be emitted and effective corrosion protection can be performed.
According to the thirteenth aspect of the present invention, even when the incidence of electromagnetic waves is weak, a large amount of electrons can be emitted and effective corrosion protection can be performed.
According to the fourteenth aspect of the present invention, even when the incidence of electromagnetic waves is weak, a large amount of electrons can be emitted and effective corrosion protection can be performed.
以下、実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本発明の防食構造の一形態例を示す模式図である。図1に示す防食構造10は、電磁波が透過可能で不透水性および導電性を有する支持体11に半導体層12が形成されてなる電子供給体13を、少なくとも半導体層12に接する電解質層14を介して被防食体16に電気的に接続して防食する防食構造である。また、被防食体16と電子供給体13とは電気的に接続されている。そして、導電性の層15としてコンクリート層が電解質層14と被防食体16の間に介在している。Hereinafter, based on an embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of the anticorrosion structure of the present invention. An
防食構造10においては、半導体層12に電磁波1を受けさせて電子を放出させ、放出された電子を集電して導体7を介して被防食体16に供給し、電子2が供給された被防食体16から電解質層14を介して電子3を半導体層12に還流して、電流を流すことで被防食体16の電位を卑にする。
電解質層14は、導体7よりも電気抵抗が大きいので、半導体層12で発生し支持体11で集電された電子2は、電気抵抗が小さい導体7を流れる。 そして、導体7を流れた電子が被防食体16に到達した場合に、半導体層12の電位が被防食体16の電位より卑となるか、または、半導体層12と被防食体16とが互いに等電位であれば、電子2は半導体層12から被防食体16へと移動する。また、被防食体16へと移動した電子は、電解質層14の電解質で輸送されて半導体層12に移動する。つまり、本発明においては、半導体層12で生じた電流を、電解質層14を介して被防食体16に流していると換言できる。In the
Since the
すなわち、図1の防食構造10では、電子供給体13−導体17−被防食体16−コンクリート層15−電解質層14−電子供給体13のそれぞれの間が電気的に接続しており、閉鎖した回路が形成されている。そして、電子が供給された被防食体16から電解質層14を介して電子を半導体層12に還流するので、半導体層12の電子生成量が小さい場合であっても、被防食体16に効率的に電流が流れて、大きな防食効果が得られる。それ故、外部電源方式と異なり、外部電圧を印加する必要はない。
なお、被防食体16と半導体層12の接続は、単なる導体でも良さそうであるが、単なる導体による接続では、大きな電流は得られない。なぜなら、被防食体16へと移動した電子は、電解質層14の電解質で積極的に輸送されることで連続的に電荷が輸送され、大きな電流が得られるからである。That is, in the
The connection between the corrosion-protected
電子供給体13は、電子を発生させて被防食体16に供給する部材であり、電磁波1が透過可能で不透水性および導電性を有する支持体11に電磁波1が照射されて電子を放出する半導体層12が形成されてなる。半導体層12から放出された電子は、支持体11が有する導電性により集電される。電子供給体13は、例えば銅やアルミニウム等の金属からなる導体7に導かれて被防食体16に電気的に接続され、集電した電子を被防食体16に注入する。
電子供給体13は、電磁波が入射する場所に設置される。その様な場所としては、日光等の光線が直射する場所でも良いが、本発明においては、少ない電子の発生でも高い防食の効果が得られるので、日陰であっても良い。そして、例えば、水中や間歇的に被水する場所などに設置されても良いが、電子供給体13は、電解質層14を介して電流を被防食体16に流すので、実質的に水の存在しない場所、例えば構造物の壁面などの空気中に設置された場合に好適である。水の存在しない場所であれば、電解質層14が膨潤したり、電解質が溶出したりすることがないので好ましい。なお、電子供給体13を水中や間歇的に被水する場所などに設置する場合には、電子供給体13の周辺端部をフッ素系樹脂やアクリル樹脂等の樹脂片で覆って半導体層12や電解質層14に水が浸入しないように防水処理を施しておくことが好ましい。The
The
本発明に用いる電子供給体13は、比較的薄い板状ないしフィルム状であるので、複数を保管したり、輸送したりする場合には、枚葉で重畳されても良いし、長尺の状態でロールに巻き取られていても良い。さらには,電子供給体13と電解質層14を一体化してロールに巻き取られていると、電子供給体13の設置がさらに簡易になるので、より好適である。
導体7は、予め電子供給体13に固着されていても良いし、施工現場で電子供給体13に固着しても良い。電子供給体13をロールに巻き取り、施工現場で導体7を電子供給体13に固着する方法は、施工現場の状況に合わせやすいので好ましい。Since the
The
支持体11は、半導体層12を形成するための基材であるとともに、導電性を有するので半導体層12から放出された電子を集電する集電体である。支持体11は、フィルム、シート、板等(本明細書では、これらを総称してフィルムという。)の平らな部材であることが好ましい。支持体11は、構造物の壁面等に電子供給体13が設置される場合に、表面層となるので、半導体層12が実質的に水と接触しない。したがって、半導体層12が汚れたり、劣化したり、破損したりすることを防止する保護層としての機能も有する。また、支持体11は、鋼材等が存在する部位のモルタルやコンクリートも保護するので、鋼材等の周囲のモルタルやコンクリートの層の劣化が抑制される。なお、実質的に水と接触しないとは、半導体層12の主面が液体の水と接触しないという意味であり、電子供給体13の端面から液体の水や気体の水蒸気が侵入して半導体層12と接触することをも禁止するという意味ではない。
The
支持体11を形成する材料は、電磁波1が透過可能で不透水性および導電性を有するものであれば特に制限はないが、本発明においては、酸化チタン等の半導体層12に少なくとも360nm 〜500nmの波長を有する電磁波を受けさせて電子を放出させることができるものであれば、自然光を有効利用することができ好ましい。したがって、支持体11は、透明であることが好ましい。ここで言う透明とは、360nm〜500nmの波長を有する可視光の全光線透過率が高いことを意味するが、0でない限り、下限は特に制限されず、防食する対象物や環境に応じて、適宜、選択することができる。
The material for forming the
支持体11の好ましい全光線透過率としては、波長360nm〜420nmにおいて50%以上、波長360nm〜500nmにおいて70%以上である。そして、全光線透過率が高ければ、ヘイズ(曇り度)が高くても問題はなく、曇りガラス状であってもよい。むしろ、下を車が通る高架橋や高速道路の下面に電子供給体13を設置する場合は、夜間にヘッドライトが反射しないように電子供給体13の表面(自由面)に曇りガラス状の凹凸が形成されていることが交通事故防止の面から好ましい。この様な透明な材料としては、ガラス板やプラスチックフィルムを挙げることができる。中でもプラスチックフィルムは、ガラス板に比べて、軽くて、ロール状に巻き取ることができ、耐衝撃性に優れるので好ましい。
The preferable total light transmittance of the
支持体11に用いられるプラスチックフィルムは、半導体層12の半導体から放出された電子を集電するために、導電性を有する。
導電性を有するプラスチックフィルムは、導電性高分子からなるフィルムであってもよい。導電性高分子としては、例えば、ポリアセチレン系、ポリピロール系、ポリチオフェン系、ポリフェニレン系、ポリフェニレンビニレン系の高分子等が挙げられる。The plastic film used for the
The plastic film having conductivity may be a film made of a conductive polymer. Examples of the conductive polymer include polyacetylene-based, polypyrrole-based, polythiophene-based, polyphenylene-based, and polyphenylene vinylene-based polymers.
また、導電性を有しないプラスチックフィルムに導電性薄膜を積層して導電性を付与すると、導電性を有するプラスチックフィルムに比べて、プラスチックフィルムの選択肢が広がるので好ましい。プラスチックフィルムに積層する導電性薄膜を形成する材料としては、金属または金属酸化物がある。金属としては、例えば、白金、金、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、クロム、鉄やそれらの合金等を挙げることができる。また、金属酸化物としては、酸化スズ、酸化インジウム又はこれらの複合材料等を挙げることができる。これらの導電性薄膜を形成する材料のうち、透明性が高いことから、金属酸化物が好ましく、中でも酸化インジウムスズ(ITO)が導電性、透明性及び化学的安定性に優れるので、特に好ましい。
導電性を有しないプラスチックフィルムに導電性薄膜を積層する方法は、公知の方法を採用することができる。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法やゾルゲル法等を挙げることができる。
また、金属の導電性薄膜を積層する場合は、メッシュ状の薄膜として、透明性を確保することができる。その様なメッシュ状の薄膜を積層する方法としては、銀ペーストをグラビア法やスクリーン法で印刷する方法、金属箔を積層してエッチングする方法や現像銀層を写真製法により生成する方法等を挙げることができる。In addition, it is preferable to provide a conductive film by laminating a conductive thin film on a non-conductive plastic film because the choice of the plastic film is widened as compared with the plastic film having conductivity. As a material for forming the conductive thin film laminated on the plastic film, there is a metal or a metal oxide. Examples of the metal include platinum, gold, silver, aluminum, copper, nickel, chromium, iron, and alloys thereof. In addition, examples of the metal oxide include tin oxide, indium oxide, and composite materials thereof. Of these materials forming the conductive thin film, metal oxide is preferable because of its high transparency, and indium tin oxide (ITO) is particularly preferable because of its excellent conductivity, transparency, and chemical stability.
As a method for laminating a conductive thin film on a plastic film having no conductivity, a known method can be adopted. For example, a vacuum deposition method, a sputtering method, a sol-gel method, and the like can be given.
Moreover, when laminating | stacking a metal conductive thin film, transparency can be ensured as a mesh-shaped thin film. Examples of a method of laminating such a mesh-like thin film include a method of printing a silver paste by a gravure method or a screen method, a method of laminating and etching a metal foil, a method of generating a developed silver layer by a photographic process, and the like. be able to.
導電性薄膜により導電性不要とされるプラスチックフィルムを形成する樹脂としては、不透水性のフィルムに成形できるものであれば、特に制限はないが、導電性薄膜や半導体層12を積層するので、耐熱性、耐薬品性や物理的強度に優れるものが好ましい。耐熱性としては、ガラス転移点が100℃以上であることが好ましく、より好ましくは120℃以上である。その様な樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、テトラアセチルセルロース(TAC)、ポリエステルスルフォン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリレート(PAr)、ポリスルフォン(PSF)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリアセタール、透明ポリイミド系ポリマー、ポリエーテルサルフォンなどを挙げることができる。これらのなかでもコストや物理的強度の点で、特にPETやPENが好ましい。
これらのプラスチックフィルムの厚さとしては、特に制限はないが、不透水性で物理的強度が満たされる限り、透明性やコスト面から薄いことが好ましく、50〜500μm、好ましくは50〜200μmの範囲が選ばれる。このようなプラスチックフィルムは、物理的強度を向上させるために延伸されていてもよいし、同種または異種が複数層積層されていてもよい。
また、支持体11の汚れ防止や耐候性向上のために、暴露される面にフッ素系樹脂やアクリル系樹脂のフィルムを保護層として積層してもよい。As a resin for forming a plastic film that is made conductive unnecessary by the conductive thin film, there is no particular limitation as long as it can be formed into a water-impermeable film, but because the conductive thin film and the
The thickness of these plastic films is not particularly limited, but is preferably thin in terms of transparency and cost, as long as the water-impervious and physical strength is satisfied, and is in the range of 50 to 500 μm, preferably 50 to 200 μm. Is selected. Such a plastic film may be stretched to improve physical strength, or a plurality of layers of the same kind or different kinds may be laminated.
Further, in order to prevent the
半導体層12は、電磁波1を受けて電子を放出する層である。半導体層12を形成する半導体の材料としては、電磁波を受けて電子を放出させることができれば、特に制限はなく、例えば、シリコン、ゲルマニウムのような単体半導体や金属の酸化物及び金属カルコゲニド(例えば硫化物、セレン化物など)に代表されるいわゆる化合物半導体又はペロブスカイト構造を有する化合物などを使用することができる。
The
これら酸化物及びカルコゲニドの金属としては、例えばチタン、スズ、亜鉛、鉄、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、インジウム、セリウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ又はタンタルの酸化物、カドミウム、亜鉛、鉛、銀、アンチモン又はビスマスの硫化物、カドミウム又は鉛のセレン化物、カドミウムのテルル化物などが挙げられる。 Examples of the oxide and chalcogenide metal include titanium, tin, zinc, iron, tungsten, zirconium, hafnium, strontium, indium, cerium, yttrium, lanthanum, vanadium, niobium or tantalum oxide, cadmium, zinc, lead, Silver, antimony or bismuth sulfide, cadmium or lead selenide, cadmium telluride and the like.
また、化合物半導体の例としては、亜鉛、ガリウム、インジウム、カドミウムなどのリン化物、ガリウムヒ素、銅−インジウムのセレン化物、銅−インジウム−硫化物などが挙げられる。半導体には、伝導に関わるキャリアが電子であるn型とキャリアが正孔であるp型が存在するが、本発明においてはn型を用いることが好ましい。 Examples of the compound semiconductor include phosphides such as zinc, gallium, indium, and cadmium, gallium arsenide, copper-indium selenide, copper-indium-sulfide, and the like. Semiconductors include an n-type in which the carrier involved in conduction is an electron and a p-type in which the carrier is a hole. In the present invention, the n-type is preferably used.
このようなn型の無機半導体としては、TiO2、TiSrO3、ZnO、Nb2O3、SnO2、WO3、Si、CdS、CdSe、V2O5、ZnS、ZnSe、SnSe、KTa3、FeS2、PbS、InP、GaAs、CuInS2、CuInSe2などがある。これらのうち、好ましいn型半導体は酸化チタン(TiO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)である。n型半導体のうち電子を放出する能力に優れるのでブルッカイト型化合物が好ましい。
これらのうち、酸化チタンは、電磁波を受けて電子を放出する能力に優れるので特に好ましい。酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンでも良いが、ブルッカイト型酸化チタンであると、電磁波を受けて電子を放出する能力が特に優れるので好ましい。これらの半導体は、単独で用いてもよいし、必要に応じ2種以上を混合して用いてもよい。なお、アナターゼ型酸化チタンやブルッカイト型酸化チタンは、天然鉱物としてのアナターゼやブルッカイトに限らず、人工的に合成されたものであっても良い。Examples of such n-type inorganic semiconductors include TiO 2 , TiSrO 3 , ZnO, Nb 2 O 3 , SnO 2 , WO 3 , Si, CdS, CdSe, V 2 O 5 , ZnS, ZnSe, SnSe, KTa 3 , FeS 2, PbS, InP, GaAs , there is such as CuInS 2, CuInSe 2. Among these, preferred n-type semiconductors are titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), and tin oxide (SnO 2 ). Of the n-type semiconductors, a brookite type compound is preferred because of its excellent ability to emit electrons.
Of these, titanium oxide is particularly preferable because of its excellent ability to emit electrons upon receiving electromagnetic waves. The titanium oxide may be anatase-type titanium oxide, but brookite-type titanium oxide is preferable because it has a particularly excellent ability to emit electrons upon receiving electromagnetic waves. These semiconductors may be used singly or as a mixture of two or more if necessary. The anatase type titanium oxide and brookite type titanium oxide are not limited to anatase and brookite as natural minerals, and may be artificially synthesized.
半導体層12の形成方法は、公知の方法を採用することができる。例えば、グラビアコート、バーコート、スクリーンコート等のコート方法を挙げることができる。
半導体層12の半導体を増感するために、増感色素を用いることができる。増感色素としては、例えば有機金属錯体色素、ポルフィリン系色素、フタロシアニン系色素、メチン系色素を挙げることができ、これらの色素は、光発電に際し、波長域の拡大、特定波長域への制御などの目的で用いられる。これらの色素は、単独で用いてもよいし、必要に応じ2種以上を混合して用いてもよい。A known method can be adopted as a method of forming the
In order to sensitize the semiconductor of the
電解質層14は、電子供給体13の半導体層12と導電性の層であるコンクリート層15とに挟まれて被防食体16である鋼材から電子3を半導体層12へ還流させて、電流を半導体層12から被防食体16に流す層である。電解質層14を形成する電解質は、電子供給体13をコンクリート層15に貼着する機能も有することが好ましい。したがって、電解質層14を形成する電解質は、固体電解質でもよいが、電解質を含んだ導電性の含水ゲル(導電性ゲル)であると、粘着性や接着性を付与することができるので好ましい。また、導電性ゲルは、保水性も有しているので、コンクリートの乾燥度合いが高くなることにより電流が流れにくくなることを防止するので好ましい。導電性ゲルからなる電解質層14の抵抗率(比抵抗)は、防食構造10の耐用年数や設置場所の環境に応じて設定されるが、長期通電の安定性を考慮すると、40〜560Ω・cmが好ましく、40〜350Ω・cmがより好ましい。
The
導電性ゲルは、寒天、カラヤガム、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸またはその塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロースまたはその塩などを主成分とする含水ゲルや、親水性ポリウレタンなどからなる含水ゲル等の親水性の樹脂マトリックス中に水および電解質を安定に保持させたものである。また、内部凝集力を高めるために架橋剤にて架橋処理を施すこともできる。親水性の樹脂マトリックスは、単独で用いてもよいし、必要に応じ2種以上を混合して用いてもよい。これらの親水性の樹脂マトリックスのうち、品質の安定性や粘着性、導電性、保型性などを考慮すると、ポリアクリル酸またはその塩が好ましい。
導電性ゲルは、ポリアクリル酸またはその塩に、グリセリン、水、電解質を配合し、適当な架橋手段を施して得られる含水ゲルを用いることが好ましい。導電性ゲルに、多価アルコールを含ませると、導電性ゲルの含水率の低下を抑制することができるので、陽極電位を長期的に安定させ、低くい接地抵抗を維持することができる。多価アルコールは、水分を保持する作用に加え、導電性ゲルに弾力性も付与するので好ましい。
また、導電性ゲルの含水率は、通常、5〜50重量%、好ましくは10〜30重量%程度に設定することが好ましい。含水率がこの範囲より小さいと電解質が移動しにくく、電子を半導体層12に還流させる能力に劣る場合があり、この範囲より大きいと保形性に劣る場合がある。粘着性や保型性の点からは多価アルコール類を5〜70重量%、好ましくは20〜50重量%程度の範囲に調整する。
導電性ゲルに用いられる多価アルコールとしては、グリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンアルコール等が挙げられる。多価アルコールは、これらの中から1種又は2種以上を選択して使用することができる。これらのうち、長期保水性の面でグリセリンが最も適している。導電性ゲルの弾力性を上げる必要がある場合には、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク等の公知の充填剤を添加すると効果が得られる。Conductive gels are water-containing gels mainly composed of agar, karaya gum, gelatin, sodium alginate, polyacrylic acid or salts thereof, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polystyrene sulfonic acid, polyvinyl pyrrolidone, carboxymethyl cellulose or salts thereof, and hydrophilic gels. Water and an electrolyte are stably held in a hydrophilic resin matrix such as a water-containing gel made of water-soluble polyurethane. Moreover, in order to raise internal cohesion force, it can also perform a crosslinking process with a crosslinking agent. A hydrophilic resin matrix may be used independently and may mix and
As the conductive gel, it is preferable to use a water-containing gel obtained by blending glycerin, water, and an electrolyte with polyacrylic acid or a salt thereof and applying appropriate crosslinking means. When polyhydric alcohol is included in the conductive gel, a decrease in the moisture content of the conductive gel can be suppressed, so that the anode potential can be stabilized for a long period of time and a low ground resistance can be maintained. Polyhydric alcohol is preferable because it provides elasticity to the conductive gel in addition to the action of retaining moisture.
The water content of the conductive gel is usually set to 5 to 50% by weight, preferably about 10 to 30% by weight. If the water content is less than this range, the electrolyte is difficult to move, and the ability to recirculate electrons to the
Examples of the polyhydric alcohol used for the conductive gel include glycerin, polyethylene glycol, and polypropylene alcohol. The polyhydric alcohol can be used by selecting one or more from these. Of these, glycerin is most suitable in terms of long-term water retention. When it is necessary to increase the elasticity of the conductive gel, an effect can be obtained by adding a known filler such as titanium oxide, calcium carbonate, or talc.
電解質層14は、電解質または電解質と酸化還元剤とを含む粘着剤層または接着剤層であることが好ましい。電解質としては、電荷輸送層として慣用されている電気化学用支持塩の中から任意に選ぶことができる。このような塩としては、例えばKCl、NaCl、LiCl、K2SO4、Na2SO4のようなアルカリ金属のハロゲン化物や硫酸塩、LiPF6、LiBF4などのフッ化物がある。The
本発明においては、電子供給体13の半導体層12が電解質層14に接しているので、半導体層12に電子3が還流し、電流が流れる。この電解質層14は、電解質を含んでいれば、電子の移動が可能であるが、酸化還元剤も含むと、電子の移動がより円滑となる。その様な酸化還元剤としては、キノン−ヒドロキノン混合物などの有機系のものや、S/S2−、I2/I−のような無機系のものを挙げることができる。また、LiI、NaI、KI、CsI、CaI2のような金属ヨウ化物や、テトラアルキルアンモニウムヨージド、ピリジニウムヨージド、イミダゾリンヨージドのような第四級アンモニウム化合物などのヨウ素化合物も好適に用いられる。
電解質層14の形成方法は、コンクリート層15や被防食体16に直接塗布して電子供給体13の半導体層12の面と貼着しても良いが、電子供給体13の半導体層12の面に予め層状に形成しておくことが好ましい。電解質層14を予め形成するに際しては、公知の方法を採用することができる。例えば、グラビアコート、バーコート、スクリーンコート等のコート方法で半導体層12の面に塗布する方法を挙げることができる。電解質層14として導電性ゲルを用いる場合は、導電性ゲルが粘着性や接着性を有するので、予め層状に成形された導電性ゲルのシートを半導体層12の面に貼着しても良い。電子供給体13と電解質層14を一体化してロールに巻き取る場合、あるいは枚葉に裁断して重ねる場合は、電解質層14の面に剥離紙を積層しておくことが好ましい。In the present invention, since the
The method for forming the
コンクリート層中の極めて小さい空隙中には水や水を含んだゲル状の物質があるといわれ、この中に含まれる電解質としては、OH−、Na+、Ca2+、K+などのイオンが主なものと言われている。これらの電解質により、コンクリート層は、導電性の層15として機能することができる。そして、コンクリート層中の水分は、乾燥により空気中へ水分を放出したり、あるいは雨水や気温の日各差により空気中の水分を吸収したりするので、コンクリート層が絶乾状態になることはない。したがって、電子供給体13の電解質層14をコンクリート層15に貼着して防食が可能である。It is said that there are water and water-containing gel-like substances in the extremely small voids in the concrete layer, and the electrolytes contained therein are mainly ions such as OH − , Na + , Ca 2+ , K +. It is said that With these electrolytes, the concrete layer can function as the
また、本発明においては、導電性の層15として、塗料の塗膜を介在させることも可能である。塗料の塗膜は、一見、絶縁層に見えるが、塗膜の表面には、クラックや微細な孔が多数あり、これらは、被防食体16にまで貫通している場合が多い。このクラックや孔の部分は,水分や空気を遮断することができないので被防食体16が腐食しやすい。しかしながら、クラックや微細な孔には絶縁物が存在しないため、この部分に電流を流すことができる。したがって、電子供給体13の電解質層14を塗料の塗膜に貼着して防食が可能である。そして、塗料の塗膜を介在させた防食は、このクラックや微細な孔の部分に対して行えばよいので、極めて狭い面積を防食することになる。したがって、電子供給体13からの電子の供給量が小さくても、極めて有効な防食が可能となる。しかも、表面のクラックや微細な孔が小さい程、あるいは少ない程、防食効果は高くなる。
さらに、本発明において、電解質層14として導電性ゲルを用いた場合は、導電性ゲルが表面のクラックや微細な孔に侵入して、被防食体に接する、もしくは極めて近くに位置することになるので、好適である。In the present invention, a coating film of paint can be interposed as the
Furthermore, in the present invention, when a conductive gel is used as the
被防食体16としては、鋼材やステンレスなどの鉄を含むもののほか、ニッケル、チタン、銅や亜鉛を含むものなども防食が可能である。また、コンクリート層や塗料の塗膜に覆われることのない剥き出しの金属に対しても防食できることは言うまでもない。
As the to-
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
≪実施例1の防食構造≫
厚さ200μmの透明なPENフィルムにITOを真空蒸着して表面抵抗:10Ω/□(スクェアー)の導電性を付与した寸法:50×35mmの支持体11を用意した。
PENフィルムのITO蒸着面に半導体層12としてブルッカイト型酸化チタン(昭和電工製C−ペースト)を40×25mmの大きさに塗布乾燥して厚さ10μmの酸化チタン層12を設け、電子供給体13とした。
被防食体16は、アルミナでブラスト処理した寸法:60mm×70mm×2mmの鋼材(SS400材)とした。コンクリート層15中の鋼材16を模擬するために、鋼材16にセメントペーストを塗布してモルタル板:50mm×50mm×15mmを接着し、コンクリート層15とした。モルタルの仕様は、JIS R 5201「セメントの物理試験法」に記載のあるモルタルの配合で、質量比でセメント1、標準砂3、水セメント比0.50である。なお、セメントは普通ポルトランドセメントを使用した。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
<< Anti-corrosion structure of Example 1 >>
A
A brookite-type titanium oxide (C-paste made by Showa Denko) as a
The corrosion-protected
得られた電子供給体13の酸化チタン層12に塩素イオンのイオン伝導による電荷移動能が付与された粘着性の導電性ゲルのシート(積水化成品工業製「テクノゲルCR−S」厚さ0.6mm)を貼り付けて電解質層14を設け、コンクリート層15を積層して電子供給体13とコンクリート層15と被防食体16との積層体を作製した。
A sheet of an adhesive conductive gel in which the
得られた積層体の支持体11のITO蒸着面を、導線7を介して被防食体16に電気的に接続し、図1に模式される防食構造10を作製した。
本実施例においては、図2に示すように、電子供給体13の受光時における鋼材16への電子2の移動を確認するため、導線7に無抵抗電流計(東方技研社製AM−02)17を設けると共に、鋼材16の電位を測定するため、貼付け型の照合電極18として銀塩化銀電極(SSE)をコンクリート層15に貼着し、エレクトロメータ19を介して鋼材16に電気的に接続し、図2に示す測定装置が接続された実施例1の防食構造10を供試体として作製した。電気的接続のための導線7,8,9は、全て銅線を用いた。
なお、無抵抗電流計17は、図2に示すように、電流が電子供給体13→導線7→鋼材16の方向に流れたときに正の電流値を示すように接続したため、電子2が電子供給体13→導線7→鋼材16の方向に移動する場合は、逆に鋼材16→導線7→電子供給体13の方向に流れる電流を観測して、負の電流値を示すことになる。The ITO vapor-deposited surface of the obtained
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a non-resistance ammeter (AM-02 manufactured by Toho Giken Co., Ltd.) is connected to the
The
≪比較例1の防食構造≫
導電性ゲル層14を設けることなく電子供給体13とコンクリート層15を離間させたこと、および電子供給体13の天地を入れ替えて半導体層12を支持体11の上側に配置したこと、以外は実施例1と同様にして、図3に模式される比較例1の防食構造20を作製し、図4に模式される測定装置が接続された比較例1の防食構造20の供試体を作製した。≪Anti-corrosion structure of Comparative Example 1≫
Except that the
≪防食性能の確認試験≫
実施例1および比較例1の防食構造20の供試体に光を照射し、防食性能の確認試験を行った。光の照射は、室内の蛍光灯(1000lx)で行なった。なお、光量不足で電流が測定できないと判断される場合には、例外として写真撮影用のレフランプ(5000lx)を用いて光を照射した。試験結果を表1に示す。≪Confirmation test of anticorrosion performance≫
The test body of the
≪考察≫
表1に示すとおり、実施例1の供試体では、マイナス1.84μAの電流が流れ、鋼材の電位がマイナス方向に210.9mV変化した。
金属の防食をするためには、被防食体16の電位を少なくともマイナス方向に変化させる必要があり、電子供給体13から被防食体16に電子が供給される(すなわち、被防食体16から電子供給体13に電流が流れる)ことが必要不可欠である。
実施例1の供試体では、電流が流れるとともに、鋼材の電位がマイナス方向に変化した。これにより、金属の電位を変化させるために必要な電子の移動量が十分であり、金属の防食が可能であることが確認できた。≪Discussion≫
As shown in Table 1, in the specimen of Example 1, a current of minus 1.84 μA flowed, and the potential of the steel material changed by 210.9 mV in the minus direction.
In order to prevent corrosion of metal, it is necessary to change the potential of the object to be protected 16 at least in the negative direction, and electrons are supplied from the
In the specimen of Example 1, the current flowed, and the potential of the steel material changed in the negative direction. Thereby, it was confirmed that the amount of movement of electrons necessary for changing the potential of the metal was sufficient, and that the corrosion protection of the metal was possible.
一方、比較例1の供試体では、蛍光灯で光を照射しても電流が測定できなかった。そこで、レフランプで光を照射したが、蛍光灯の場合と同様に、電流は測定できなかった。そして、電流が流れていないことの裏付けとして、鋼材16の電位も変化しないことが確認できた。比較例1の供試体は、特許文献2や3に記載の防食方法および防食装置に相当するものである。特許文献2や3にも、金属の電位をその酸化電位よりも低くするとの記載があるが、この比較例1の防食構造においては、半導体層12で電子が発生しても、電流は皆無に等しく、電位も変化することがなかった。よって、比較例1の供試体では、実質的に水と接触しない環境においては、金属の電位を変化させるために必要な電子の移動量が、圧倒的に不足しており、金属の防食を行うことはできないと考えられる。
On the other hand, in the specimen of Comparative Example 1, the current could not be measured even when the fluorescent lamp was irradiated with light. Then, although light was irradiated with the reflex lamp, the electric current was not able to be measured like the case of the fluorescent lamp. And it has confirmed that the electric potential of the
≪実施例2および3の防食構造≫
実施例1と同様のPENフィルムにITOを真空蒸着し、表面抵抗が10Ω/□と300Ω/□で12cm×12cmの2種類のITO蒸着PENフィルムを実施例2および3の支持体11として用いた。
2種類の支持体11のITO蒸着面に実施例1と同様の酸化チタンを10cm×10cmの大きさに塗布乾燥して厚さ10μmの酸化チタン層12を設け、実施例2および3の電子供給体13とした。
被防食体16として鉄筋(長さ25cm、直径6mm)を用い、一辺30cmの正方形状で厚さ6cmのコンクリート層15の中心層となるように縦横6本ずつの鉄筋を等間隔に格子状に配置し、樹脂で被覆した銅線を取り付けてリード線として引き出して埋設した。表面処理として鉄筋入りコンクリート基板の表面にダイアモンドカップによるケレン(素地調整)を行いコンクリート層15とした。<< Anti-corrosion structure of Examples 2 and 3 >>
ITO was vacuum-deposited on the same PEN film as in Example 1, and two types of ITO-deposited PEN films with surface resistances of 10Ω / □ and 300Ω / □ and 12 cm × 12 cm were used as the
The
Reinforcing
得られた電子供給体13の酸化チタン層12に10cm×10cmの実施例1と同様の導電性ゲルのシートを貼りつけて電解質層14を設け、コンクリート層15を積層して電子供給体13とコンクリート層15と被防食体16との積層体を作製し、図1に模式される実施例2および3の防食構造10を作製した。
実施例2および3の防食構造10の支持体11のITO蒸着面を、幅5mmのアルミニウムテープからなる導線7を介して被防食体16に電気的に接続したこと以外は実施例1と同様にして、図2に模式される測定装置が接続された実施例2および3の防食構造10を供試体として作製した。A 10 cm × 10 cm sheet of conductive gel similar to that in Example 1 was attached to the
Except that the ITO vapor deposition surface of the
≪防食性能の確認試験≫
実施例2および3の供試体を屋外に設置して発生する電流を測定した。
屋外に電子供給体13を設置するに際して導電性ゲル層14の端面の乾燥や膨潤を防ぐために、フッ素系の樹脂フィルムをリボン状に切断してエポキシ樹脂を用いて支持体11の4辺を覆うようにコンクリート層15の表面に貼り付けた。
実施例2および3の供試体を、複数個の透明アクリル製円筒体(高さ8cm)を支持台にして、夜間は光が当たらない建物の屋上の床面に電子供給体13が下向きになるように宙に浮かせて設置した。このように設置した理由は、電子供給体13が直射日光を受光しないようにするためである。
発生する電流は、小型データロガーを用いて60分に1回の頻度で測定した。≪Confirmation test of anticorrosion performance≫
The electric current generated when the specimens of Examples 2 and 3 were installed outdoors was measured.
In order to prevent drying and swelling of the end face of the
Using the specimens of Examples 2 and 3 as a support base with a plurality of transparent acrylic cylinders (
The generated current was measured at a frequency of once every 60 minutes using a small data logger.
測定結果を図5に示す。横軸の暴露日数は、測定開始日の正午を起点にしているので、横軸の目盛り線位置が正午となる。
各測定日の発生電流の絶対値は、およそ正午(午前12時)頃に最大になる傾向があった。
実施例3の支持体11の表面抵抗が300Ω/□の供試体は、暴露開始当初から、日出とともに電流が発生していたが、実施例2の支持体11の表面抵抗が10Ω/□の供試体は、暴露開始20日までほとんど発生しなかった。ところが、暴露開始20日を経過した頃から電流が生じるようになり,11日間程は、実施例3の供試体よりも大きな電流が生じる時期があった。The measurement results are shown in FIG. Since the exposure time on the horizontal axis starts from noon on the measurement start date, the scale line position on the horizontal axis becomes noon.
The absolute value of the current generated on each measurement day tended to be maximized around noon (12:00 am).
In the specimen with the surface resistance of 300 Ω / □ of the
注目すべきは、光があたらない夜間でも防食電流が流れることが認められたことである。実施例2の供試体においては、暴露当初はゼロ、もしくは、極小さい腐食電流が流れることもあったが、通電を継続することにより、暴露開始20日を経過した頃から夜間にも防食電流がゼロにはならず、防食電流が生じるようになった。実施例3の供試体においては、暴露開始9日を経過した頃から夜間にも明確に防食電流が流れるようになった。
しかも、驚くべきことは、一度、夜間に防食電流が流れるようになると、日照時間帯に生じた電子による電流は、夜間の電流値に上乗せとなる電流値、もしくはそれ以上で流すことができることである。
この現象は、光量が減少あるいは消滅しても半導体層12の電位が即座に貴とはならないので、鉄筋の電位よりも卑であり続けているためと考えられる。この理由は定かではないが、コンクリート層15は、導電性ではあるが、その抵抗値は著しく大きいので、導電ゲル層14−コンクリート層15−鋼材16の組み合わせがある種のコンデンサーのような機能を持つことや電解質層14中のイオンや酸素濃度の関係により、半導体層12の電位変化が緩やかになり、本来、半導体層12が暗所で示す電位まで貴化していないために、夜間に流れる電流が引き続き日照時間帯にも流れて、それに日照時間帯に新たに生じる電子による電流が加わるためと推定される。
これらのことから、「半導体層12−ITO集電体−アルミニウムテープ−鉄筋−コンクリート層15−導電性ゲル層14−半導体層12」という閉じた電気回路が形成されることにより、外部電源を使用することなく、日照時間帯に生じた電子による電流が夜間も持続的に流れるので、防食効果が維持されるものと考えられる。そして、仮に供試体の支持台が導電性を有する場合でも、電子供給体13が床面に接地されていなければ、電流は最も流れやすいところを流れるので、上述の閉じた電気回路から電流が周囲に漏電することはない。It should be noted that the anticorrosive current flows even at night when there is no light. In the specimen of Example 2, a zero or very small corrosion current sometimes flowed at the beginning of the exposure, but by continuing energization, a corrosion protection current was produced at night from the beginning of the 20th day of exposure. The anticorrosion current came to occur instead of zero. In the specimen of Example 3, the anticorrosion current clearly flowed even at night after 9 days from the start of exposure.
Moreover, surprisingly, once the anti-corrosion current flows once at night, the current due to electrons generated during the daylight hours can flow at a current value that exceeds or exceeds the current value at night. is there.
This phenomenon is considered to be due to the fact that the potential of the
As a result, a closed electric circuit of “semiconductor layer 12-ITO current collector-aluminum tape-reinforcing bar-concrete layer 15-conductive gel layer 14-
≪半導体層12の電位測定試験≫
半導体層12の電位を測定するために、PENフィルムの寸法を30mm×35mmにしたこと、酸化チタンの塗布範囲を30mm×25mmの大きさにしたこと以外は、実施例1と同様にして作成した電子供給体13を3枚用意した。
電位を測定するために、貼付け型の銀塩化銀(SSE)照合電極18を各電子供給体13の半導体層12に貼付け、0から1000lxピッチで照度を変化させた時の半導体層12各3体の電位を測定した。なお、半導体層12の電位は、エレクトロメータにて測定し、照度の調節は、暗幕、蛍光灯、レフランプで行った。
以上の結果を表2にまとめて示す。<< Potential measurement test of
In order to measure the potential of the
In order to measure the electric potential, a paste-type silver-silver chloride (SSE)
The above results are summarized in Table 2.
表2に示すとおり半導体層12の暗所での電位は−11〜−60mV、平均で−29mVであった。一方、鋼材16の自然電位は、表1に示すとおり、比較例1で+15mVであり、実施例1で−81.7mVであった。このように、暗所においては、鋼材16の電位がマイナスで、半導体層12の電位よりも卑である場合もあり得る。鋼材の電位はその腐食状態によって変化し、腐食が著しいほど卑な電位を示すことが知られている。たとえば、海水中では、−454mV〜−654mVの電位を示す。このように卑な電位を示す鋼材が被防食体である場合、暗所では半導体層12の電位が必ず貴となるので、防食できないと考えられる。むしろ、防食の初期には、半導体層12により腐食電流が流れる可能性もあることがわかった。しかし、4000lx以上の電磁波が照射されれば、半導体層12のほうがより卑になるので、このような場合であっても、防食が達成される。また、実施例2、3に見られるように、ひとたび電子供給体13に電磁波が照射されると、電子供給体13の方が卑になるので防食は達成され、長期間通電していると、夜間にも継続して防食電流が流れる。したがって、本発明においては、暗所で初期の一瞬腐食電流が流れても問題となることはないといえる。
As shown in Table 2, the potential of the
以上説明した通り、本発明によれば、防食構造設置の自由度が高く、コンクリート中の鉄筋等、被防食体が被覆層で覆われるものである場合でも、十分な防食効果を得ることができる防食方法および防食構造を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the degree of freedom of installation of the anticorrosion structure is high, and a sufficient anticorrosion effect can be obtained even when the anticorrosive body such as a reinforcing bar in concrete is covered with a coating layer. An anticorrosion method and an anticorrosion structure can be provided.
1…電磁波、2…被防食体に供給される電子、3…半導体層に還流される電子、7,8,9…導体(導線)、10,20…防食構造、11…支持体、12…半導体層(酸化チタン層)、13…電子供給体、14…電解質層(導電性ゲル層)、15…導電性の層(コンクリート層)、16…被防食体(鋼材)、17…無抵抗電流計、18…照合電極、19…エレクトロメータ
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記支持体により、半導体層の表層が実質的に水と接触しないように保護され、
前記電子供給体が、少なくとも半導体層に接する電解質層を介して被防食体と電気的に接続される防食構造。 An anticorrosion structure for preventing corrosion by electrically connecting an electron supply body, which is capable of transmitting electromagnetic waves and having a semiconductor layer formed on a water-impermeable and conductive support, to an object to be protected,
By the support, the surface layer of the semiconductor layer is protected from being substantially in contact with water,
An anticorrosion structure in which the electron supply body is electrically connected to an anticorrosive body through at least an electrolyte layer in contact with the semiconductor layer.
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