JP5985092B1 - 金属材の錆腐食部の補修方法及び金属材の錆腐食部の補修構造 - Google Patents

Abstract

【課題】錆腐食部を有する金属材、特に鉄鋼材の補修施工後において錆発生を長期間防止し、もって補修作業費を軽減できる金属材の錆腐食部の補修構造及び補修構造を提供する。【解決手段】本発明は、特に、鉄鋼材11の錆腐食部12に形成された錆を除去し、錆を除去した錆腐食部領域に不動態皮膜層30を形成し、この不動態皮膜層30に対して、錆腐食部の形態に応じて、光硬化性のプライマー、パテ剤、シートを適宜組み合わせて、短時間でプライマーの硬化層40a、パテ剤の硬化層60a、シート材の硬化層50aを形成する金属材の錆腐食部の補修構造及びその補修構造である。【選択図】図２

Description

本発明は、鉄鋼材、アルミニウム材等の金属材の錆腐食部の補修方法及びその補修構造に関する。

マンション等の共同住宅施設の老朽化に伴い鉄鋼材、アルミニウム材などに錆が発生し、そのまま放置すれば生活者の安全性が損なわれる危険がある。そこで、マンション等の管理を委託された管理会社は、管理組合の依頼に基づき、補修工事（小規模修繕、中規模修繕、大規模修繕など）を行っている。
この場合、鋼鉄製部材など錆発生箇所は施設の外観に面しているので人目に付きやすく、対策として錆止め塗料などを塗って仕上げるのが一般的である。しかし、錆面に塗料を塗られていても、凡、半年から1年を経過するとその塗布された箇所に、再び錆は目立つようになる。このため、再度錆止め塗料などを塗って仕上げる必要が生じ、その結果、補修コストが高くなるという問題がある。
また、鋼鉄製部材、アルミニウム部材などの錆を注意深く観察すると、表面より内部箇所がボロボロに穴が開くほどに腐食していることがあり、この場合、従前の補修方法では対応しきれないという問題がある。特に、消火栓や防火戸、非常階段など緊急時に利用される箇所では、錆の劣化による不具合により思わぬ事態が発生し、致命的な結果を招くおそれがある。

資料１：特開2011-032343号公報には、鉄鋼表面に対する防錆・防食用の塗料組成物が
開示され、下地処理として簡単な３種ケレン（全面に工具をあて、劣化塗膜を除去し、鉄素地面の浮き錆はワイヤーブラシで除去する程度とし、油分およびホコリは十分除去する）を行った上で当該塗料組成物を塗布し、その後に上塗塗装を行うことにより、塗料組成物の主剤を構成しているアルコキシシラン化合物が空気中の水分等により加水分解し、その結果生成されるシラノール基の脱水縮合反応によりシロキサン結合（-Si-O-Si-）が形成され、最終的には鋼材表面に無機質系の高耐候性塗膜が形成されること、および、添加剤である有機酸が、鋼材腐食部の錆の成長を止めるべく、赤錆を安定な黒錆に転換し、かつ、鋼材表面と反応して有機酸−鉄系の皮膜を形成することが記載されている（段落0032参照）。

資料２：特許第3679563号公報には、鉄鋼−コンクリート系、若しくは鉄鋼―モルタル系若しくは鉄鋼―アスファルト系又はこれらの複合系におけるクラック部、接合間隙部又は欠損部を補修あるいはシールする際に用いられるエポキシ樹脂系の組成物が開示されている。そして、この組成物の使用方法として「コンクリート下地を出した状態（鉄筋表面が腐食している場合には、その腐食部分の浮き錆を軽く除いた程度）で、斫り取られた部分にこの組成物を注入・充填するだけでよい。このようにすると、注入・充填された本発明組成物に含まれているリン酸イオンが鉄筋の表面に作用して、腐食抑制効果のあるリン酸塩系無機皮膜を作る。また、同組成物中の他の成分である有機酸が鉄部および／または鉄錆と反応して有機酸−鉄系の腐食抑制皮膜を形成する。このとき、有機酸は、腐食部分の錆（赤錆：Ｆｅ₂Ｏ₃）中に浸透して、その錆を黒錆（マグネタイト：Ｆｅ₃Ｏ₄）等の化学的に安定な化合物に変えてしまう。これにより、鉄筋部分の腐食が抑制ないし防止される。そして、この状態で本発明組成物が硬化して、主成分であるエポキシ樹脂のもつ優れた接着力によりコンクリート部分および鉄筋部分に対して強固に結合する。その結果、当初クラックのあった部分は、内部に空気や水分が浸透しないように補修されることになる」と記載されている(段落0018参照)。

資料３：特許第3875704号公報には鉄鋼材補修方法及びコンクリート系鋼材防錆方法が開示され「湿った状態の鋼材にアルカリ性還元剤が含有されたケチミン化合物混浸透性樹脂を塗着し、不動態皮膜が形成されている部分は高アルカリ性を保持し、鉄錆が形成されている部分は鉄錆組織内の水分を奪って水分と置き換わる形で樹脂を浸透、充満させ、鉄錆と不動態皮膜が形成されていない部分は不動態皮膜を形成して高アルカリ性を保持し、そのまま各部分を硬化させ、硬化した樹脂で酸化を止め、鉄錆の発生を抑え、低コストで鋼材を錆びないようにすることができる。また、コンクリートの破砕を伴う鋼材補修を容易化するとともに、低コストで鋼材を再度錆びないようにすることができる。」と記載されている(段落0016参照)。

特開2011-032343号公報 特許第3679563号公報 特許第3875704号公報

提示した特許文献1〜３は、錆腐食部が発生したコンクリート鋼材の補修施工方法について提案されているものの、補修施工後に長期間に亘って錆の発生を防止して、補修施工時の状態をそのまま良好に維持することについては全く言及されていない。
特に、鉄鋼材等の錆腐食部位には、透孔部位、凹凸が顕著な部位、錆欠落部位などがあるが、これらの具体的な錆発生の状態に対応した具体的かつ詳細な錆補修施工方法については何ら言及されていない。
このようなことから、錆腐食が著しく進んで、鉄鋼材に顕著な錆穴や、顕著な錆欠落部等が形成されているような場合は、現状では、補修施工をすることができず、その結果、設備、機器全体を交換するなど大掛かりな大規模工事になり、そのコストも大幅に高くならざるを得なかった。
本発明は、錆腐食部が発生した金属材の補修施工後において補修施工時の状態を長期間そのまま良好に維持して、錆発生を防止し、もって、補修作業費を軽減できる金属材、特に、鉄鋼材やアルミニウム材の補修方法及び補修構造を提供するものである。
更に、本発明は、錆腐食が著しく進んで、鉄鋼材に顕著な錆穴や顕著な錆欠落部等が形成されて従来の補修施工では対応できないよう場合にも適切に対応して、補修施工時の状態を長期間そのまま良好に維持することができ、その結果、補修のコストを大幅に削減できる補修方法及び補修構造を提供するものである。

本発明者は、従来の補修方法において、錆が補修後、半年から1年という短期間のうちに再発する原因を検討した結果、以下の知見を得た。すなわち、補修箇所の多くは外部環境に接しており、温度差、雨、風に晒されるなど過酷な環境に配置されている。従って、樹脂が乾燥して補修が完了するまでに時間がかかりやすく、補修が不確実となったり、この過酷な環境に晒されている補修箇所に欠陥が生じやすくなったりする。また、室内環境においても、樹脂が乾燥して補修が完了するまで長時間（例えば２時間〜１０時間）かかり、この結果、補修が不確実、不十分となり、補修箇所に欠陥が生じやすいことが分かった。

本発明は上記の知見に基づいてなされたもので、金属材、例えば鉄鋼材の錆腐食部に形成された錆を除去し、錆を除去した錆腐食部領域に不動態皮膜層を形成し、この不動態皮膜層に対して光硬化性のプライマー、光硬化性のパテ剤、光硬化性のシート材を、錆腐食部の形態に応じて、適宜組み合わせて使用して、短時間で鉄鋼材の補修を完了する方法を見出した。そして、この方法を適用して得られた補修構造は、補修箇所に欠陥が生じ難く、補修施工後に長期間に亘って錆の発生を防止して、補修施工時の良好な状態を維持できることを見出した。

本発明の補修方法が適用される金属材は主に鉄鋼材であるので、以下の実施例では鉄鋼材に適用した例について説明するが、本発明は、アルミニウム材など他の金属材にも適用することができる。

本発明の補修方法は、錆腐食部に形成された錆を除去し、錆を除去した錆腐食部領域に不動態皮膜層を形成する工程は共通するが、錆腐食部の状態に応じて、具体的な補修の仕方、補修材の種類の組み合わせが異なる。以下、錆腐食部の錆状態毎に補修の仕方、補修材の種類、補修構造を説明する。

錆腐食部に透孔も凹凸部も形成されていない、初期状態の金属材（以下、鉄鋼材を例示して説明する）の場合、不動態皮膜の形成と光硬化型のプライマーとの組み合わせで補修をする。すなわち、錆を除去した錆腐食部領域に不動態皮膜層を形成した後、少なくとも不動態皮膜層を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、塗布されたプライマーに、プライマー硬化用の光を照射して、プライマー硬化層を形成する。

錆腐食部に透孔（鉄鋼材の表裏面を貫通している錆穴）が形成されている場合、不動態皮膜の形成とともに、光硬化型のプライマー、シート材、パテ剤をこの順序で使用して、補修をする。すなわち、錆を除去した領域に不動態皮膜層を形成した後、少なくとも不動態皮膜層を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、前記プライマーが乾燥する前に、透孔形成箇所の一方の開口を塞ぐように光硬化型樹脂のシート材を貼付け、前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、プライマー硬化層及びシート材硬化層を形成する。そして、前記透孔形成箇所に光硬化型樹脂のパテ剤を埋込み塗布して表面を均し、前記埋込、塗布されたパテ剤に硬化用の光を照射して、パテ剤硬化層を形成する。

錆腐食部に凹凸部が形成されている場合であって、特に、錆部位の面積が狭くて深さがある場合、又は錆部位の面積が広く、深さが浅い場合などには、不動態皮膜の形成と、光硬化型のプライマーとパテ剤を併用する。すなわち、最初に、錆腐食部の凹凸面をできるだけ平らな面にし、錆粉、汚れなどを除去した後、不動態皮膜層を形成する。そして、少なくとも不動態皮膜層を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、前記プライマーに硬化用の光を照射して、プライマー硬化層を形成する。次いで、プライマー硬化層のうち、凹凸面が形成されている領域に光硬化型樹脂のパテ剤を埋込み塗布して表面を均し、そして、前記埋込、塗布されたパテ剤にパテ剤硬化用の光を照射して、パテ剤硬化層を形成する。

錆腐食部に凹凸部が形成されている場合であって、特に、錆部位の面積が広くて深さがある場合などには、不動態皮膜の形成と光硬化型のプライマーとシート材を使用する。すなわち、錆を除去した領域に不動態皮膜層を形成した後、少なくとも不動態皮膜層を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、前記プライマーが乾燥する前に、プライマーの表面よりも内側の領域に（プライマー塗布面の周縁部を残して）光硬化型樹脂のシート材を貼付け、前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、第１のプライマー硬化層及びシート材硬化層を形成する。そして、シート材硬化層の周縁部及び第１のプライマー硬化層の周縁部の領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布、硬化させて、第２のプライマー硬化層を形成する。

板厚が薄い金属材（鉄鋼材）の錆腐食部に欠損部（金属材の両面から端面にかけて欠損している部位）がある場合であって、不動態皮膜の形成と光硬化型のプライマーとシート材を併用する。すなわち、錆を除去した領域に不動態皮膜層を形成した後（不動態皮膜層は金属材の両面及び欠損部に形成されている）、金属材の片面の少なくとも不動態皮膜層を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、更に光硬化型樹脂のプライマー塗布面の上、及び、欠損部の片面を覆う領域に、光硬化型樹脂のシート材を貼り付ける。次いで、前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、第１のプライマー硬化層及びシート材硬化層を形成する。次いで、欠損部及び金属材の他方の面（いずれも不動態皮膜が形成されている）に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、充填する。そして、硬化用の光を照射して、第２のプライマー硬化層を形成する。

板厚が厚い金属材の錆腐食部に欠損部が形成されている場合であって、不動態皮膜の形成と光硬化型のプライマーとシート材とパテ剤を併用する。すなわち、錆を除去した領域に不動態皮膜層を形成した後（不動態皮膜層は金属材の両面及び欠損部に形成されている）、金属材の片面の少なくとも不動態皮膜層を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、更に光硬化型樹脂のプライマー塗布面の上、及び、欠損部の片面を覆う領域に、光硬化型樹脂のシート材を貼り付ける。次いで、前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、プライマー硬化層及びシート材硬化層を形成する。ついで、欠損部及び金属材の他方の面（いずれも不動態皮膜が形成されている）に光硬化型樹脂のパテ剤を塗布し、充填する。そして、硬化用の光を照射して、パテ剤硬化層を形成する。

補修対象となる実際の金属材は、腐食している個所毎に錆腐食部の形態が多種多様であるから、これらの手法を併用して補修を行うこととなる。また、塗布するプライマー、貼り付けるシート材、塗布・充填するパテ剤は、使用する量、厚さなどを調節して、補修後において、錆腐食部の補修箇所に隙間、空隙ができないようにすることは勿論である。
なお、錆腐食部の補修が完了した後、補修箇所に塗装が施される。

本発明の補修に使用する光硬化型のプライマー、シート材、パテ剤は、これらに共通する特性として、耐侯性、耐水性、耐薬品性を有するが、さらに、それぞれが適用する用途に適した特性、即ち、プライマーは接着性、密着性に優れ、シート材は強靭性に優れ、パテ剤は硬質性に優れていることが好ましい。

本発明に係る補修方法によれば、不動態皮膜の形成と光硬化型のプライマー、シート材、パテ剤とを組み合わせることにより、太陽光が直接に届かない場所、又は曇りの日、室内であっても、外部環境に影響を受けることなく短時間で確実にプライマー、シート材、パテ剤を硬化させ、作業効率が良いだけでなく、この補修を確実、的確に行うことができる。その結果、長期間に亘って、錆の再発を防ぐことができる。そして、この方法により得られた本発明に係る補修構造によれば、錆腐食部の腐食形態に応じて接着性、密着性に優れたプライマー硬化層、強靭性に優れたシート材硬化層、硬質性に優れたパテ剤硬化層を備えており、腐食部が形成される前の金属材と実質的に同等の特性を持たせることができる。
そして、この様な特性があるために、錆腐食が著しく進んで、鉄鋼材に顕著な錆穴や顕著な錆欠落部等が形成され、その結果従来の補修施工では対応できないよう場合にも、適切に対応でき、しかも、補修施工時の状態を長期間そのまま良好に維持することができ、補修のコストを大幅に削減することができる。
さらに、本発明は、錆腐食部の腐食形態に応じて、プライマーとともに、シート材、パテ剤等、特性の異なる補修材（剤）を併用している。このため、それぞれの補修材（剤）の硬化時間が長くなると、これら補修材（剤）間の密着性、接着性、整合性が不安定になる恐れがある。しかし、本発明では光硬化性のプライマー、シート材、パテ剤を使用しているため、短時間で補修が完了するため、補修管理が容易であり、これら補修材（剤）間（硬化層間）の密着性、接着性、整合性を安定したものとすることができ、これら補修材（剤）の所望する特性を得ることができる。

図１は、本発明の第１の態様を示し、（ａ）は錆を除去した錆腐食部に不動態皮膜を形成した鉄鋼材の概略説明図、（ｂ）は不動態皮膜の表面にプライマーを塗布した鉄鋼材の概略説明図である。 図２は、本発明の第２の態様を示し、（ａ）は錆を除去した錆腐食部に不動態皮膜を形成した鉄鋼材の概略説明図、（ｂ）は不動態皮膜の表面にプライマーを塗布した鉄鋼材の概略説明図、（ｃ）はプライマーが乾燥しない状態で透孔の一方の開口部を閉じるようにシート材を貼り付けた鉄鋼材の概略説明図、（ｄ）は、透孔内にパテ剤を穴埋め充填した鉄鋼材の概略説明図である。 図３は、本発明の第３の態様を示し、（ａ）は錆を除去した錆腐食部に不動態皮膜を形成した鉄鋼材の概略説明図、（ｂ）は不動態皮膜の表面にプライマーを塗布した鉄鋼材の概略説明図、（ｃ）は塗布したプライマー表面にシート材を貼り付けた鉄鋼材の概略説明図である。 図４は、本発明の第４の態様を示し、（ａ）は錆を除去した錆腐食部に不動態皮膜を形成した鉄鋼材の概略説明図、（ｂ）は不動態皮膜の表面にプライマーを塗布した鉄鋼材の概略説明図、（ｃ）はプライマー硬化層の凹凸面にパテ剤を埋込充填した鉄鋼材の概略説明図である。 図５は、本発明の第５の態様を示し、（ａ）は錆を除去した錆腐食部に不動態皮膜上にプライマーを塗布した鉄鋼材を一方の面から見た概略斜視図、（ｂ）は第１のプライマー硬化層の上にシート材硬化層を形成した概略斜視図、（ｃ）は（ｂ）に示された状態を他方の面から見た概略斜視図、（ｄ）は欠損部及び金属材の他方の面に第２のプライマー硬化層を形成した状態を他方の面から見た概略斜視図である。 図６は、本発明の第６の態様を示し、（ａ）は錆を除去した錆腐食部に不動態皮膜上にプライマーを塗布した鉄鋼材を一方の面から見た概略斜視図、（ｂ）はプライマー硬化層の上にシート材硬化層を形成した概略斜視図、（ｃ）は（ｂ）に示された状態を他方の面から見た概略斜視図、（ｄ）は欠損部及び金属材の他方の面にパテ剤硬化層を形成した状態を他方の面から見た概略斜視図である。

以下、鉄鋼材に対する本発明の補修方法及び補修構造を説明する。補修は、錆腐食部の形態（透孔、凹凸の有無）にかかわらず、錆腐食部の錆を除去する工程と錆を除去した錆腐食部領域に不動態皮膜層を形成する工程は共通する。その後の工程は、錆に起因する透孔も錆に起因する凹凸部も形成されていない場合、透孔が形成されている場合、錆に起因する深さが比較的浅い凹凸部が形成されている場合、錆に起因する深さが比較的深い凹凸部が形成されている場合に応じて、その具体的な補修方法が異なるので、それぞれについて逐次説明する。

（１）錆腐食部の錆を除去する工程
錆腐食部、すなわち錆腐食により欠損している部位を丁寧にケレンする。錆が幾層にもロボロに積層している場合も取り除く。錆面、又はその周辺の錆粉、汚れ等を残さず除去して錆を除去した錆腐食部領域を清浄にする。
（２）錆を除去した錆腐食部領域に不動態皮膜層を形成する工程
次いで、錆腐食部領域と、その周辺（例えば１〜３ｃｍ幅）に錆除去改質剤を兼ねる錆取不動態皮膜形成水溶液を塗る。錆取不動態皮膜形成水溶液として、例えば、ラストクリーン（商品名）が挙げられる。この水溶液は塗布後に錆面に浸透しながら徐々に乾き始め、これと平行して少しずつ黒色へと変色する。その後、この水溶液は完全に乾燥して、錆腐食部領域は全体が黒色の不動態皮膜（いわゆる黒錆）で覆われる。

ところで、錆取不動態皮膜形成水溶液の乾燥前に不動態皮膜の形成が完了する必要がある。このため、使用環境の温度や使用態様（例えば縦方向の使用等）に応じて、錆取不動態皮膜形成水溶液の粘度や付着性を調節して、不動態皮膜の形成が完了するまでは乾燥しないようにするのが好ましい。冬季など、使用環境の温度が更に低い場合、不動態皮膜の形成時間が長くなり、作業性の悪化と、別途、皮膜形成に不確実性が生じやすくなる。これを防ぐため、錆取不動態皮膜形成水溶液を保温、加温して使用環境の温度の悪影響を受けないようにし、さらには、補修対象の鋼材等を保温するなどの手当てをしてから、錆取不動態皮膜形成水溶液を塗布することが望ましい。
この様な、粘性管理、温度管理によって作業時間を短縮し、不動態皮膜形成を確実に完成させる事ができる。

ここまでの工程は錆腐食部の形態（透孔、凹凸、欠損部の有無）にかかわらず共通している。以下、錆腐食部の形態（透孔、凹凸、欠損部の有無）毎に、不動態皮膜形成後の工程を説明する。なお、図面は、鋼材の横断面図で補修工程を説明するが、縦断面方向での補修も本発明に含まれることは勿論である。また、欠損部（欠落部位）の補修は下方の１端部位面が欠落している場合について説明するが、左右の横部や上部に発生する欠損部の補修も同様に行なうことができる。

図１は、（初期状態の鋼材表面錆に多くみられる）錆に起因する透孔も凹凸部も欠損部も形成されていない場合の補修例を示す。図１（ａ）は錆腐食部領域全体が黒色の不動態皮膜（いわゆる黒錆）で覆われている状態を示し、符号１０は鉄鋼材、１２は錆による腐食部、２０は鋼材の外周面に塗布された既存の塗料塗布面、３０は不動態皮膜層を示す。
不動態皮膜層３０作成後、図１（ｂ）に示す様に、錆腐食部領域の面積より若干広め（例えば１〜３ｃｍ広め）の寸法の領域４０に光硬化性のプライマー４０を塗布し、投光器で光を照射して硬化させ、プライマー硬化層４０aを形成する。プライマーの硬化にかかる時間は、５〜１０分程度である。

図２は、透孔が形成されている場合の補修例を示す。
図２（ａ）は錆腐食部領域全体が黒色の不動態皮膜（いわゆる黒錆）で覆われている状態を示し、符号１０は鉄鋼材、１２aは錆腐食部の透孔形成部、２０は鋼材の外周面に塗布された既存の塗料塗布面、３０は不動態皮膜層を示す。不動態皮膜層３０は錆腐食部を形成する透孔形成部の内面にも覆われている。
不動態皮膜層３０を作成後、図２（ｂ）に示す様に、透孔面積より若干広め（例えば１〜３ｃｍ広め）の寸法の領域に光硬化性のプライマー４０を塗布する。透孔内面にも同様に光硬化性のプライマー４０を塗布する。

ついで、図２（ｃ）に示す様に、プライマー４０が乾燥する前に、透孔の一方の開口（図面では下面）を塞ぐように、光硬化性のシート材５０を貼付ける。その後、投光器で光を照射してプライマー４０及びシート材５０を硬化させ、プライマー硬化層４０aと、シート材硬化層５０aとを形成する。プライマー、シート材の硬化にかかる時間は、５〜１０分程度である。
更に、図２（ｄ）に示す様に、透孔領域に光硬化性パテ剤６０を充填する。パテ剤は、透孔内と共に既存の塗料が塗布された面を、例えば１〜３ｃｍ程度覆うように塗布し、均す。その後、投光器で光を照射して硬化させ、パテ剤硬化層６０ａを形成する。パテ剤の硬化にかかる時間は、５〜１０分程度である。

図３は、錆面積が狭く、深さがある場合、又は錆面積が広く、深さが浅い凹凸部が形成されている場合の補修例を示す。
凹凸部は最初にできる限り平らな面にし、その後錆粉、汚れなどを除き、次いで不動態皮膜層を形成する。図３（ａ）中、符号１０は鉄鋼材、１２は錆腐食部、１２ｂは錆に起因する凹凸面、２０は塗料塗布面、３０は不動態皮膜層を示す。
次いで、図３（ｂ）に示す様に、不動態皮膜層３０上に光硬化性のプライマー４０を塗布し、投光器で照射してプライマーを硬化させ、プライマー硬化層４０ａを形成する。プライマーの硬化にかかる時間は、５〜１０分程度である。
そして、図３（ｃ）に示す様に、プライマー硬化層４０ａ上、及びその周辺を光硬化性のパテ剤６０を埋め込み、均し、投光器で照射してパテ剤を硬化させ、パテ剤硬化層６０ａを形成する。パテ剤の硬化にかかる時間は、５〜１０分程度である。

図４は、錆に起因する深さが比較的深い凹凸部が形成されている場合の補修例を示す。
凹凸部は最初にできる限り平らな面にし、その後錆粉、汚れなどを除き、次いで不動態皮膜層を形成する。図４（ａ）中、符号１０は鉄鋼材、１２は錆腐食部、１２ｂは錆に起因する凹凸面、２０は塗料塗布面、３０は不動態皮膜層を示す。
次いで、図４（ｂ）に示す様に、不動態皮膜層３０上に光硬化性のプライマー４０を塗布する。
そして、図４（ｃ）に示す様に、プライマーが乾燥する前に、プライマー４０上に光硬化性のシート材５０を貼り付け、投光器で照射してプライマーを硬化させ、プライマー硬化層４０ａを形成するとともに、シート材を硬化させて、シート材硬化層５０ａを形成する。プライマー、シート材の硬化にかかる時間は５〜１０分程度である。
更に、シート材硬化層５０ａのシート面と、既存の塗料塗布面との双方の境界面を、例えば１〜３ｃｍ程度の幅で覆うように、プライマーを塗布し、硬化させて、第２のプライマー硬化層４０ｂを形成する。第２のプライマーの硬化にかかる時間は、５〜１０分程度である。

図５は、金属材（鉄鋼材）に欠損部(欠落部位)が生じている場合の補修例を示す。欠落部位は、鉄鋼材の左右の横部や上部等にも発生するが、図５は、板厚の薄い鉄鋼材において、下方の一端部位面が欠落している場合の補修例を示す。
板厚が薄い金属材１０の錆腐食部１２に欠損部１２ｃがある場合には、プライマーとシート材を使用する。すなわち、錆を除去した領域に不動態皮膜層３０を形成する（不動態皮膜層３０は金属材１０の両面及び欠損した端面部位に形成される）。不動態皮膜層３０を形成した後、金属材の片面の少なくとも不動態皮膜層３０を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマー４０を塗布する（図５（ａ）参照）。更にプライマー４０が乾く前に、光硬化型樹脂のプライマー４０の塗布面上に、欠損部１２ｃの片面側を覆うように光硬化型樹脂のシート材５０を貼り付ける。次いで、前記プライマー４０及びシート材５０に硬化用の光を照射して、第１のプライマー硬化層４０a及びシート材硬化層５０aを形成する（図５（ｂ）、（ｃ）参照）。プライマー、シート材の硬化にかかる時間は５〜１０分程度である。
次いで、欠損部１２ｃ及び金属材１０の他方の面（いずれも不動態皮膜が形成されている）に光硬化型樹脂のプライマーを塗布し、充填する。そして、硬化用の光を照射して、第２のプライマー硬化層４０ｂを形成する（図５（ｄ）参照）。第２のプライマーの硬化にかかる時間は、５〜１０分程度である。
なお、図面では各補修材及びその硬化層の端面を一般的な断面のハッチングで表示しているが、この表示は各補修材及びその硬化層の区別を明確にするためであり、断面を意味するものではない。

図６は、板厚の厚い金属材（鉄鋼材）において、下方の一端部位面が欠落している場合の補修例を示す。欠落部位は、鉄鋼材の左右の横部や上部等にも発生するが、図６は、板厚の薄い鉄鋼材において、下方の一端部位面が欠落している場合の補修例を示す。
板厚が厚い金属材１０の錆腐食部に欠損部１２ｃが形成されている場合には、プライマーとシート材とパテ剤を使用する。すなわち、錆を除去した領域に不動態皮膜層３０を形成した後（不動態皮膜層は金属材の両面及び欠損部に形成されている）、金属材１０の片面の少なくとも不動態皮膜層３０を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマー４０を塗布する（図６（ａ）参照）。更にプライマー４０が乾く前に、光硬化型樹脂のプライマー塗布面の上に、欠損部１２ｃの片面を覆うように光硬化型樹脂のシート材５０を貼り付ける。次いで、前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、プライマー硬化層４０ａ及びシート材硬化層５０ａを形成する（図６（ｂ）、（ｃ）参照）。プライマー、シート材の硬化にかかる時間は５〜１０分程度である。
次いで、欠損部及び金属材の他方の面（いずれも不動態皮膜が形成されている）に光硬化型樹脂のパテ剤６０を塗布し、充填する。そして、硬化用の光を照射して、パテ剤硬化層６０ａを形成する（図６（ｄ）参照）。パテ剤の硬化にかかる時間は５〜１０分程度である。
なお、図面では各補修材及びその硬化層の端面を一般的な断面のハッチングで表示しているが、この表示は各補修材及びその硬化層の区別を明確にするためであり、断面を意味するものではない。

実際の補修工程では、錆形成部の形態が各部位により異なるので、各部位ごとに上記実施例に示された補修方式を適宜当てはめて補修することになる。すなわち、実際の鋼材は、板状、円形、角材など、各種形状あり、また、錆腐食部に穴が開いた部位、底面、側面、背面、上面などが大きく陥落している部位（ボロボロに欠けている部位）、鋼鉄表面に凸凹が出来ている部位など、錆特有の色々な状態の錆腐食部が複合的に存在している。従って、実際の補修作業は、これら錆腐食部の形態に即して、上記の補修を組み合わせて行うことになる。

光硬化性のプライマー、シート材、パテ剤
これらに使用される樹脂組成は光硬化性という特性を備えていれば、特に樹脂の種類を限定するものではないが、例えば耐侯性、耐水性、耐薬品性に優れたビスフェノール系ビニルエステルとスチレンの樹脂成分を主成分とする樹脂が好適に挙げられる。
この光硬化型樹脂のうち、プライマーは接着性、密着性などの特性を備えることが求められるため、樹脂全体に占めるこれら主成分の割合が多いことが好ましい。
また、シート材は、強靭性を保つことが求められるので、樹脂中にガラス繊維などを含んでいることが好ましい。
さらに、パテ剤は、硬質性が求められるため、樹脂中に無機充填材やシリカなどを多く含んでいることが好ましい。

以下、本発明の実験例及び本発明から外れる比較例を説明する
実験例１
錆腐食部に透孔も錆に起因する凹凸部も欠損部も形成されていない鉄製の補修前供試材を用意し、錆腐食部を丁寧にケレンした。錆が幾層にもボロボロに積層している場合も各層の錆を丁寧に取り除いた。錆面又はその周辺の錆粉、汚れ等を残さず除去し、錆を除去した錆腐食部領域を清浄にした。
次いで、錆腐食部領域と、その周辺（１〜３ｃｍ幅）に錆除去改質剤を兼ねる錆取不動態皮膜形成水溶液であるラストクリーン（商品名）を塗布した（この組成は後述する）。この水溶液は塗布後に錆面に浸透しながら徐々に乾き始め、この水溶液が完全に乾燥して錆腐食部領域全体に黒色の不動態皮膜（いわゆる黒錆）が形成された（図１（ａ）参照）。この不動態皮膜形成工程は、約10分〜1時間で完了した。なお、皮膜形成時間は環境温度に依存する。
次に、錆腐食部領域と、その周辺（１〜３ｃｍ幅）に光硬化性のプライマー（この組成は後述する）を塗布し、投光器で光を照射して硬化させ、プライマー硬化層を形成した。
このプライマー硬化層の形成工程は、約5分〜10分で完了した。
このようにして得られた一つの補修後供試材（図１（ｂ）参照）に対してJIS Z 2371に規定された塩水噴霧耐性試験を行った。その結果、500時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。この塩水噴霧耐性試験の500時間は５年間使用の耐久性に相当するものである。
更に、このようにして得られた他の補修後供試材（図１（ｂ）参照）に対してJIS B 7753に規定された耐候性（紫外線）試験を行った。その結果、1000時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。この耐候性（紫外線）試験の1000時間は５年間使用の耐久性に相当するものである。

比較例１
実施例１で行った不動態皮膜形成工程を省略した点を除き、上記実験例と同様の手法で実験を行った。
その結果、塩水噴霧耐性試験500時間後において、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。耐候性（紫外線）試験1000時間後においも、同様に、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。

実験例２
錆腐食部に透孔が形成されている鉄製供試材を用意し、実験例１と同様のケレンと不動態皮膜形成を行った（図２（ａ）参照）。
次いで、図２及び図２の説明文の記載に準拠して、光硬化性のプライマーの塗布、光硬化性のシート材（この組成は後述する）の貼付け、投光器を照射してプライマー、シート材の硬化、透孔領域への光硬化性パテ剤（この組成は後述する）の充填、投光器を照射してパテ剤の硬化を行った。これら補修材の塗布から硬化（補修完了）までにかかった時間は合計で約１０〜２０分であった。
このようにして得られた一つの補修後供試材（図２（ｄ）参照）に対して実験例１と同様の塩水噴霧耐性試験を行った。その結果、500時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。
更に、このようにして得られた他の補修後供試材（図２（ｄ）参照）に対して実験例１と同様の耐候性（紫外線）試験を行った。その結果、1000時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。

比較例２
実験例２で行った不動態皮膜形成工程を省略した点を除き、上記実験例２と同様の手法で実験を行った。
その結果、塩水噴霧耐性試験500時間後において、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。耐候性（紫外線）試験1000時間後においも、同様に、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。

実験例３
錆腐食部に面積が狭くて深さがある凹凸部が形成されている鉄製供試材を用意し、実験例１と同様のケレンと不動態皮膜形成を行った。
次いで、図３及び図３の説明文の記載に準拠して、光硬化性のプライマーの塗布、投光器を照射してプライマーの硬化、光硬化性パテ剤の塗布、充填、投光器を照射してパテ剤の硬化を行った。これらの塗布及び硬化にかかった時間は約１０〜２０分であった。
このようにして得られた一つの補修後供試材（図３（ｃ）参照）に対して実験例３と同様に塩水噴霧耐性試験を行った。その結果、500時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。
更に、このようにして得られた他の補修後供試材（図３（ｃ）参照）に対して耐候性（紫外線）試験を行った。その結果、1000時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。

比較例３
実施例３で行った不動態皮膜形成工程を省略した点を除き、上記実験例３と同様の手法で実験を行った。
その結果、塩水噴霧耐性試験500時間後において、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。耐候性（紫外線）試験1000時間後においも、同様に、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。

実験例４
錆腐食部に面積が広くて深さがある凹凸部が形成されている鉄製供試材を用意し、実験例１と同様のケレンと不動態皮膜形成を行った。
次いで、図４及び図４の説明文の記載に準拠して、光硬化性のプライマーの塗布、光硬化性シート材の貼付け、投光器を照射してプライマー、シート材の硬化を行った。これらの塗布及び硬化にかかった時間は約５〜１０分であった。
このようにして得られた一つの補修後供試材（図４（ｃ）参照）に対して実験例１と同様に塩水噴霧耐性試験を行った。その結果、500時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。
更に、このようにして得られた他の補修後供試材（図４（ｃ）参照）に対して耐候性（紫外線）試験を行った。その結果、1000時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。

比較例４
実験例４で行った不動態皮膜形成工程を省略した点を除き、上記実験例４と同様の手法で実験を行った。
その結果、塩水噴霧耐性試験500時間後において、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。耐候性（紫外線）試験1000時間後においも、同様に、プライマー塗布部位の剥離、脱落が認められた。

実験例５
一端部位面が欠落している板厚の薄い鉄製供試材を用意し、実験例１と同様のケレンと不動態皮膜形成を行った。
次いで、図５及び図５の説明文の記載に準拠して、光硬化性のプライマーの塗布、光硬化性シート材の貼付け、投光器を照射してプライマー、シート材の硬化を行った。これらの塗布及び硬化にかかった時間は約５〜１０分であった。
このようにして得られた一つの補修後供試材（図５（ｃ）参照）に対して実験例１と同様に塩水噴霧耐性試験を行った。その結果、500時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。
更に、このようにして得られた他の補修後供試材（図５（ｃ）参照）に対して耐候性（紫外線）試験を行った。その結果、1000時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。

実験例６
一端部位面が欠落している板厚の薄い鉄製供試材を用意し、実験例１と同様のケレンと不動態皮膜形成を行った。
次いで、図６及び図６の説明文の記載に準拠して、光硬化性のプライマーの塗布、光硬化性シート材の貼付け、投光器を照射してプライマー、シート材の硬化を行った。これらの塗布及び硬化にかかった時間は約５〜１０分であった。
このようにして得られた一つの補修後の供試材（図６（ｃ）参照）に対して実験例１と同様に塩水噴霧耐性試験を行った。その結果、500時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。
更に、このようにして得られた他の補修後の供試材（図６（ｃ）参照）に対して耐候性（紫外線）試験を行った。その結果、1000時間後においても、施工部位全体に錆の発生がなかった。

（補修に使用した不動態皮膜形成剤及びその組成）
ラクトクリーン（商品名）
組成（質量％）で、リン酸（オルトリン酸）0,5〜35％ 、ＤＬ−リンゴ酸0,02〜2％、ヒドロキシプロメチルセルロース0,04〜1,5％、フッ素系界面活性剤0,01〜0,15％、特殊変性イオン水60〜95％

（実験例で使用したプライマーの組成）
ビニルエステル樹脂
組成（質量％）：ビスフェノール系ビニルエステル４８〜５２％、スチレン４４％、キシレン０．２％、エチルベンゼン０．１％、イソブチルアリコール０．１％、メタクリル酸メチル０．２％、メタクリル酸１．４％、シリカ３．７％

（実験例で使用したシート材の組成）
プリプレグシート
組成（質量％）：ビスフェノール系ビニルエステル５０〜５４％、スチレン２０％、ガラス繊維２６〜３０％

（実験例で使用したパテ剤の組成）
ビニルエステル樹脂
組成（質量％）：ビスフェノール系ビニルエステル３２〜３６％、スチレン３０％、キシレン０．１４％、エチルベンゼン０．０７％、イソブチルアリコール０．０７％、メタクリル酸メチル０．１４％、メタクリル酸１．０％、シリカ２．５％、無機充填材３０〜３５％

（補修に使用されている公知のプライマー）
補修に使用されていた公知のプライマーには、アルキド系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルシリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタ系樹脂、フッソ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂など合成樹脂などがあり、これらのプライマーは、希釈する溶剤として、塗料用シンナー（ペイントシンナー）、脂肪族炭化水素系（ミネラルスピリット)=ターペン等が用いられている。これらプライマーの硬化時間は環境条件などによるが、光硬化型ではないため、１〜１２時間かかり、しかも完全に硬化するまでの時間は明確ではない。
（公知のシート材）
出願人の知る限りにおいて、補修に使用されているシート材は、なかった。
（補修に使用されている公知のパテ剤）
補修に使用されていた公知のパテ剤は、本剤と硬化剤と薄め液など、２液性が殆どであり、その成分系は、ポリエステル系パテ剤、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン系パテ剤、エポキシ樹脂系パテ剤、二液混合型ポリエステルパテ剤、二液混合型エポキシパテ剤等があり、２液型アクリルウレタン硬化剤を配合後に、シンナーで希釈して塗装に用いる。これらのパテ剤は光硬化型ではないため、完全硬化時間が平均して２４時間である。

本発明に係る補修は、錆が発生した金属材の補修、特に、鉄鋼材やアルミニウム材などに適用することができる。具体的に例示すれば、マンションなどの給水管ボックス、各種扉枠、鉄扉、駐車場ターンテーブル、機械式駐車場、フランジ、フェンス支柱ベース、手摺支柱など、各種金属材に有効に適用することができるが、これらに限定されないことは勿論である。

１０…金属材（鉄鋼材）
１２…金属材（鉄鋼材）の錆腐食部
１２ａ…錆に起因する透孔
１２ｂ…錆に起因する凹凸面
１２ｃ…錆に起因する欠損部
２０…塗料塗布面
３０…不動態皮膜層
４０…プライマー
４０ａ…（第１の）プライマー硬化層
４０ｂ…（第２の）プライマー硬化層
５０…シート材
５０a…シート材硬化層
６０…パテ剤
６０a…パテ剤硬化層

Claims (10)

1. 金属材の錆腐食部の補修方法であって、
   前記錆腐食部が金属材の一方の面とこの一方の面に対向する他方の面との間に錆に起因する透孔を有しており、
   前記錆腐食部に形成された錆を除去する第１の工程と、
   錆を除去した領域に不動態皮膜層を形成する第２の工程と、
   少なくとも不動態皮膜層を形成した領域に光硬化型樹脂のプライマーを塗布する第３の工程と、
   前記プライマーが乾燥する前に、透孔形成箇所の一方の面の開口を塞ぐように光硬化型樹脂のシート材を貼付ける第４の工程と、
   前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、プライマー硬化層及びシート材硬化層を形成する第５の工程と、
   前記透孔形成箇所に光硬化型樹脂のパテ剤を埋込塗布する第６の工程と、
   前記埋込塗布されたパテ剤に硬化用の光を照射して、パテ剤硬化層を形成する第７の工程と、
   を備えた金属材の錆腐食部の補修方法。
2. 金属材の錆腐食部の補修方法であって、
   前記錆腐食部は、金属材料の一方の面、この面に対向する他方の面及びこれら両面間にある端面を貫いて、錆に起因する欠損部を形成しており、
   前記錆腐食部に形成された錆を除去する第１の工程と、
   錆を除去した領域に不動態皮膜層を形成する第２の工程と、
   不動態皮膜層を形成した領域のうち、一方の面に光硬化型樹脂のプライマーを塗布する第３の工程と、
   前記プライマーが乾燥する前に、前記一方の面にシート材を貼付けて、前記端面を貫いている欠損部位の領域を覆うとともに、プライマーを塗布した領域のうち少なくとも前記欠損部位に隣接する領域に被覆する第４の工程と、
   前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、プライマー及びシート材を硬化させ、第１のプライマー硬化層及びシート材硬化層を形成する第５の工程と、
   不動態皮膜層を形成した領域のうち、前記他方の面及び前記端面の欠損部位に光硬化型樹脂のプライマーを塗布、充填する第６の工程と、
   第６の工程で塗布されたプライマーに硬化用の光を照射して第２のプライマー硬化層を形成する第７の工程と、
   を備えた金属材の錆腐食部の補修方法。
3. 金属材の錆腐食部の補修方法であって、
   前記錆腐食部は金属材の一方の面、この面に対向する他方の面及びこれら両面間にある端面を貫く、錆に起因する欠損部を形成しており、
   金属材の錆腐食部に形成された錆を除去する第１の工程と、
   錆を除去した領域に不動態皮膜層を形成する第２の工程と、
   不動態皮膜層を形成した領域のうち、一方の面に光硬化型樹脂のプライマーを塗布する第３の工程と、
   前記プライマーが乾燥する前に、前記一方の面にシート材を貼付けて、前記端面を貫いている欠損部位の領域を覆うとともに、プライマーを塗布した領域のうち少なくとも前記欠損部位に隣接する領域に被覆する第４の工程と、
   前記プライマー及びシート材に硬化用の光を照射して、プライマー及びシート材を硬化させ、プライマー硬化層及びシート材硬化層を形成する第５の工程と、
   不動態皮膜層を形成した領域のうち、前記他方の面及び前記端面の欠損部位に光硬化型樹脂のパテ剤を塗布、充填する第６の工程と、
   第６の工程で塗布されたパテ剤に硬化用の光を照射してパテ剤硬化層を形成する第７の工程と、
   を備えた金属材の錆腐食部の補修方法。
4. 前記金属材は鉄鋼材である請求項１〜３の何れか１項に記載の補修方法。
5. 前記金属材はアルミニウム材である請求項１〜３の何れか１項に記載の補修方法。
6. 錆腐食部が金属材の一方の面とこの一方の面に対向する他方の面との間に錆に起因する透孔を有している、金属材の錆腐食部の補修構造であって、
   前記錆腐食部に形成された錆が除去された金属材に対して、
   錆を除去した錆腐食部領域に形成された不動態皮膜層と、
   少なくとも前記不動態皮膜層を形成された領域に被覆形成された光硬化型樹脂のプライマー硬化層と、
   前記プライマー硬化層上に、前記透孔形成箇所の一方の開口を塞ぐように貼付された光硬化型樹脂のシート材硬化層と、
   前記プライマー硬化層とシート材硬化層とで囲まれた透孔形成箇所に埋め込まれた光硬化型樹脂のパテ剤硬化層と、
   を具備する金属材の錆腐食部の補修構造。
7. 錆腐食部が、金属材の一方の面、この面に対向する他方の面及びこれら両面間にある端面を貫いて形成されている錆に起因する欠損部を有している、金属材の錆腐食部の補修構造であって、
   金属材の錆腐食部に形成された錆が除去された金属材に対して、
   錆を除去した錆腐食領域に形成された不動態皮膜層と、
   前記一方の面の不動態皮膜層上に形成された、光硬化型樹脂の第１のプライマー硬化層と、
   前記一方の面のうち、両面間にある端面を貫いている欠損部の領域を覆い、かつ、前記第１のプライマー硬化層のうち少なくとも上記欠損部に隣接する領域を被覆するように貼付けられた光硬化型樹脂のシート材硬化層と、
   不動態皮膜層を形成した領域のうち、前記他方の面及び前記端面の欠損部位に被覆、充填された光硬化型樹脂の第２のプライマー硬化層と、
   を具備する金属材の錆腐食部の補修構造。
8. 錆腐食部が一方の面、この面に対向する他方の面及びこれら両面間にある端面を貫いて形成されている錆に起因する欠損部を有している、金属材の錆腐食部の補修構造であって、
   金属材の錆腐食部に形成された錆が除去された金属材に対して、
   錆を除去した錆腐食部領域に形成された不動態皮膜層と、
   少なくとも不動態皮膜層を形成した領域の内、一方の面に被覆形成された光硬化型樹脂のプライマー硬化層と、
   前記一方の面のうち、両面間にある端面を貫いている欠損部の領域を覆い、かつ、前記プライマー硬化層のうち少なくとも上記欠損部に隣接する領域を被覆するように貼付けられた光硬化型樹脂のシート材硬化層と、
   不動態皮膜層を形成した領域のうち、前記他方の面及び前記端面の欠損部位に被覆、充填された光硬化型樹脂のパテ剤硬化層と、
   を具備する金属材の錆腐食部の補修構造。
9. 前記金属材は鉄鋼材である請求項６〜８の何れか１項に記載の補修構造。
10. 前記金属材はアルミニウム材である請求項６〜８の何れか１項に記載の補修構造。

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