JP6274797B2 - 導電性シートの面状陽電極 - Google Patents

Description

本発明は、電気防食の補助陽極、海洋生物付着防止用陽極等に好適な面状陽電極に関する。

コンクリートの表面付近に設置した補助陽極から、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低下させ、腐食の進行を抑制する電気防食が知られている。電気防食としては、商用電源を用いる外部電源方式と犠牲陽極を用いる流電陽極が知られている。
外部電源方式は、直流電源装置の正極を補助陽極および負極を防食する鋼材に導体で接続して電気回路を作り、補助陽極から防食電流を鋼材へ流す。
外部電源方式は、白金等を被覆した、チタンメッシュ、チタングリッド、チタンロッド等の耐食性の高い補助陽極をコンクリートの表面または表面に溝や穴を設けて設置し、モルタルで固定する。従って、補助陽極が高価でコスト的に不利であり、施工に手数がかかる。

この様な問題に対して、近年、コンクリート構造物を補修時に補強する際に用いる炭素繊維に着眼し、炭素繊維を利用した防食方法が開発されている。
例えば、特許文献１には、保護カバーとして用いられるＦＲＰ容器にニッケルや白金等の酸化しにくい金属またはそれらの酸化物で被覆した炭素繊維シートからなる陽極を配し、陽極の周囲にアルカリ性水溶液を含む吸水性高分子からなるバックフィル材と、コンクリートに面接触する面状部とこの面状部から突出する凸部とからなる多孔性部材とを収容した電気防食用陽極ユニットが記載されている。
このユニットの設置に際しては、ドリル等でコンクリートに複数の穴を掘り、各穴に絶縁用チューブを挿入する。そして、バックフィル材を収容した容器をコンクリート表面に配置し、チタンピンを容器のフランジ部に設けられた穴とコンクリート表面の穴に挿入して固定する。このとき、容器の端部から外に出した陽極の一端を一対のチタンプレートで挟んで圧着し、このチタンプレートを通電点とすることが記載されている。

また、海水と接する物体の接水部を、有機スズ系化合物等の防汚剤を含む防汚塗料で塗装し、徐々に溶出する防汚剤で海洋生物の付着を防止することが行われている。しかし、防汚剤の溶出による環境汚染のおそれがある。そこで、例えば、特許文献２には、船舶や海上構造物の外板への生物付着の防止対策として、船体の外板に導電性の塗膜を施工し、その導電性塗膜が施工された外板に微少の直流電流を流して海水を電気分解することにより海洋生物の外板への付着を防止するシステムが記載されている。
そのような用途に用いる具体的な海洋生物付着防止用陽極としては、例えば、特許文献３には、カーボン粉、短繊維あるいは長繊維からなるカーボン繊維等の海水に不溶解性の導電性顔料が配合された導電塗膜を積層した陽極やさらにその導電塗膜に金属箔または金属メッシュ等の給電材を積層した陽極が記載されている。

特開２００６−３２２０４３号公報 特開２００１−２７８１８９号公報 特開平１０−８６８９３号公報

特許文献１の陽極ユニットは、金属または金属酸化物を被覆した炭素繊維からなる導電性シートの電極がバックフィル材に埋め込まれているので、比較的高い電流密度での通電が可能で、酸素や塩素等のガスが発生しにくく、炭素繊維シートの劣化を防止できるとされている。
しかしながら、この陽極ユニットの電極は、通電による陽極反応、さらには空気中の二酸化炭素、窒素酸化物や硫黄酸化物等によってアルカリ性水溶液のｐＨが下がると、金属または金属酸化物の被覆層が劣化し、長期耐久性が得られない場合がある。
また、金属または金属酸化物を被覆した炭素繊維からなる導電性シートは高価である。
従って、電解質に正電荷を引き渡す面状電極は、被覆層を有しない炭素繊維からなることが望ましい。

特許文献３の海洋生物付着防止用陽極における導電塗料層は、導電性顔料により塗膜中に海水が浸透拡散しやすく、脆くなる。そのため、何らかの原因により導電塗料層が破損し、金属製展張材が海水に接すると腐食を起こす。そこで給電材として耐食性の高いチタン等の金属製展張材を用いるとされている。しかし、導電塗料層が破損した場合はもとより、導電塗料層が破損しなくても、導電塗料層と金属製展張材の接着強度は高くないので、塗膜中に浸透拡散した海水の電気分解によって導電塗料層が劣化し、塗膜の欠陥（ふくれ、亀裂、剥落など）が発生する場合がある。一度塗膜の欠陥が発生すると、そこから海水が浸入し、欠陥が加速度的に拡大して、電極全体が劣化するという問題がある。

炭素材料がシート状に成形された導電性シートからなる面状陽電極は、炭素材料が表面層となるので、電気防食の補助陽極や海洋生物付着防止用陽極などに適用したときに電解質との電気化学反応に耐えて劣化しにくい。また、軽くて、電解質との間で電荷の移動が良好である。
しかし、炭素材料は、金属に比べると、電気抵抗が大きいので、電源に接続して給電する際、面状陽電極面内に電圧や電流密度などのばらつきが発生しやすい。そこで、面内の給電状態のばらつきを減少させるために金属の給電材を設置することが行われる。その場合に、電解質を含む水分が浸透拡散して電気分解されるので、導電性樹脂層が脆くなりやすい。その結果、給電材本体や給電材の周囲の電極面が電気化学反応により劣化する場合がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電解質を含む水分が浸透しにくいので、電気化学反応によって劣化しにくく、軽くて、電解質との間で電荷の移動が良好な面状陽電極を提供することを課題とする。

本発明の発明者らは、炭素材料がシート状に成形された導電性シートを面状電極に用いるために、給電材の設置方法を鋭意検討した結果、面状陽電極の電極面に給電材を設置し、その周囲を不透水性の樹脂層で気密に覆うことで、樹脂層が給電材本体および給電材の周囲の導電性シートを、電解質を含む水分から隔離することを着想した。その結果、電解質を含む水分の電気学反応による影響を受けにくく、軽くて、劣化しにくい給電構造が得られるとの知見を得て本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下の面状陽電極を提供する。
（１）炭素の構成比が５０質量％以上である材料がシート状に成形された導電性シートからなる電極面に細長い金属の給電材が設置され、電解質に正電荷を引き渡す面状陽電極であって、
前記給電材が、前記電極面に導電性接着剤で接着され、前記給電材の少なくとも長手方向の端部以外の周囲が不透水性の樹脂層に埋め込まれ、前記不透水性の樹脂層を透して前記給電材が視認可能とされたことを特徴とする面状陽電極。
（２）前記導電性シートが炭素粒子を含む（１）に記載の面状陽電極。
（３）前記導電性接着剤が炭素粒子を含む（１）または（２）に記載の面状陽電極。
（４）前記導電性シートの前記給電材が設置されていない面に不透水性の保護層が積層された（１）ないし（３）のいずれかに記載の面状陽電極。
（５）折重ね可能に連続した二枚の金属板と導線圧着部とを有し、前記二枚の金属板に複数の金属刃が設置された圧着端子を用いて、前記二枚の金属板が前記給電材の存在する部位の前記導電性シートと前記不透水性の樹脂層とを挟んで折重ねられており、前記二枚の金属板の金属刃のいずれか一方または両方が前記導電性シートおよび前記不透水性の樹脂層のいずれか一方または両方を貫通して前記給電材に接触していると共に、導線圧着部に導線が圧着されて、前記給電材に導線が接続された（１）ないし（４）のいずれかに記載の面状陽電極。

請求項１の発明によれば、炭素材料がシート状に成形された導電性シートを電極面とする陽電極なので、軽くて、電解質との間で電荷の移動が良好である。そして、給電材の長手方向の周囲を封止する不透水性の樹脂層により、給電材本体および給電材の周囲の導電性シートが電解質を含む水分から隔離されるので、それらが劣化しにくい。また、給電材が導電性接着剤層を介して導電性シートに電気的に接続された状態で設置されているので、確実な導通が得られ、電極面内の給電状態のばらつきを小さくすることができる。
本発明の面状陽電極を電気防食の補助陽極に用いる場合は、軽いので、導電性ゲルを用いてコンクリート表面に貼着することができる。これにより、施工が容易で、陽電極が被防食体の表面層から剥離するおそれがない。そして、導電性ゲル表面に印加される電圧のばらつきが小さくなるので、導電性ゲル内のイオン伝導が円滑となり、コンクリート中のイオン伝導も円滑となる。また、海洋生物付着防止用陽極に用いる場合は、通電点付近に電流が集中し、防汚範囲が狭くなることを防止する。
また、給電材の位置が目視で確認できるので、面状陽電極を電源等の回路に容易かつ確実に接続できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、高価な炭素繊維や耐食性金属を用いなくてもよいので、コスト的に有利である。また、炭素粒子を、適宜な溶媒を用いてペーストとし、基材に塗布すれば容易に薄いシート状に成形することができる。
請求項３の発明によれば、請求項１〜２の発明の効果に加えて、導電性接着剤層が炭素粒子を含むので、電解質を含む水分が浸み込んできても導電性接着剤層が劣化しにくい。これにより、導電性シートと給電材との良好な導通を長期間維持できる。
請求項４の発明によれば、請求項１〜３の発明の効果に加えて、不透水性の保護層により、導電性シートの裏面を保護することができる。そして、例えば、バックフィル材に埋め込まれている電気防食の補助陽極に用いる場合は、電解質を含む水分による裏面から給電材が存在する部位の導電シートの劣化を防止できる。また、金属製の船体や構造物の海洋生物付着防止用陽極に用いる場合は、保護層を絶縁層として機能させることもできる。
請求項５の発明によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、圧着端子により給電材と導線との接続作業が簡易になるので、面状陽電極を電源等の回路に容易かつ確実に接続できる。

本発明の面状陽電極の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の面状陽電極の一例の製造方法を模式的に示す説明図である。 本発明の面状陽電極の一例を模式的に示す平面図である。 本発明の面状陽電極への導線の接続に用いる圧着端子の一例の斜視図である。

以下、好適な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〜図３に本発明の面状陽電極の一例を模式的に示す。
本形態例の面状陽電極１は、導電性シート２を面電極とし、電極面に金属リボン等の細長い金属からなる給電材３が導電性接着剤層４により導電性シート２に電気的に接続された状態で設置されている。そして、カバーテープ５の基材５１と基材５１に積層された樹脂層５２とで給電材３の長手方向の周囲が封止されている。

導電性シート２は、炭素を主成分とする炭素材料をシート状に成形したものである。なお、「主成分とする」とは、構成比が５０質量％以上であることを意味し、１００質量％であってもよい。
導電性シート２に用いられる炭素材料としては、炭素シート、炭素繊維の織布、不織布、編布などの炭素材料そのものであってもよい。あるいは、コスト的に有利なので、炭素材料ではないフィルム基材、炭素材料ではない織布、不織布、編布、紙などの繊維基材に炭素粒子を塗布および／または含浸して担持させたシートを用いてもよい。

ここで、塗布および／または含浸とは、塗布または含浸する場合と塗布および含浸する場合とを含む。塗布とは炭素粒子を主に基材の表面に付着させることであり、含浸とは炭素粒子を基材の表面に付着させ、かつ内部に浸透させることであるが、本明細書においては、厳密に区別する必要はない。要は、基材に炭素粒子が少なくともその表面に実用上剥離しにくく付着していれば良く、必ずしも炭素粒子が基材内部にまで浸透していなくても良い。しかしながら、繊維基材の場合は、導電性シート２の導電性が高くなるので、炭素粒子が基材層の内部（繊維基材の隙間）にも浸透していることが好ましい。以下、含浸することを含めて「塗布」と表現することがある。

炭素粒子を担持するフィルム基材や繊維基材の材料は、金属、合成樹脂、ガラス、あるいは、綿、麻、羊毛や絹等の天然素材のいずれも使用可能である。これらが併用されてもよい。
金属からなる基材は、導電性に優れるが、電解質を含む水分によって腐食する場合がある。したがって、樹脂フィルム等の非金属の基材に炭素粒子を担持させると、耐食性に優れ、導電性およびコスト的に有利なので好ましい。

導電性シート２を、繊維基材に炭素粒子を塗布し、好ましくは含浸した導電性シート（以下、「カーボン含浸シート」という場合がある。）とする場合に用いる繊維基材としては、ガラス繊維、動物性繊維、植物性繊維、ポリエステル（ＰＥＴ）やポリアミドなどの合成繊維等の非導電性の繊維を織布、不織布、編布、紙などの薄膜に加工した非導電性の繊維基材でもよく、銅やニッケル等の金属繊維や炭素繊維等の導電性繊維を織布、不織布、編布、紙などの薄膜に加工した導電性の繊維基材でもよい。非導電性の繊維と導電性の繊維が併用されていてもよい。

導電性シート２を、フィルム基材に炭素粒子を塗布した導電性シート（以下、「カーボン塗布シート」という場合がある。）とすると、容易に高い導電性が得られ、炭素粒子の塗布量を精度よく制御できるので好ましい。また、炭素粒子がフィルムの裏側に透過しないので、グラビアコーターやバーコーターなどの汎用の簡易な塗工装置で塗布することができる。しかし、基材がフィルムであると、炭素粒子を厚く塗布することが難しい場合がある。そのような場合は、フィルムの両面に炭素粒子を塗布してもよい。この場合、フィルムを多孔性としたり、表裏を導電テープで接続したりして、表裏の炭素粒子層を導通させることが好ましい。また、繊維基材を炭素粒子層中に埋設したり、炭素粒子に短繊維を配合したりして、炭素粒子層を補強してもよい。この場合、繊維基材が炭素繊維であると導電性も向上するので好ましい。

炭素粒子の塗布に際して、フィルム基材に剥離処理を施して、導電性シート２からフィルム基材を剥離除去してもよいが、そのまま残して保護層６とすることが好ましい。この場合、不透水性のフィルム基材を用いることが好ましい。これにより、本発明の面状陽電極を電気防食の補助陽極に用いる場合に、保護層６により、雨や埃などから面状陽電極１の裏面を保護することができる。また、バックフィル材に埋め込まれている電気防食の補助陽極に用いる場合は、電解質を含む水分が裏面から浸透拡散しないので、給電材本体および給電材の周囲の導電性シートの劣化を防止できる。
また、導電性シート２の裏面が保護層６により電気的に絶縁された構成とすることもできる。この場合、金属製の船体や構造物に貼着するに際し、裏面の保護層６を絶縁層として利用することができる。
なお、フィルム基材の片面に炭素粒子層を塗布形成したカーボン塗布シートにおいて、フィルム基材を保護層６、炭素粒子層を導電性シート２とする場合、カーボン塗布シートを保護層６付導電性シート２として用いることができる。カーボン含浸シートや、フィルム基材の両面に炭素粒子層を塗布形成したカーボン塗布シートからなる導電性シートに保護層を設ける場合、カーボン含浸シートの繊維基材やカーボン塗布シートのフィルム基材とは別に不透水性のフィルム基材を用意して、導電性シートの裏面に積層してもよい。

カーボン塗布シートに用いられるフィルム基材としては、特に制限はなく、金属箔であってもよいが、電解質に対する耐性に優れるので、合成樹脂フィルムが好ましい。フィルムを形成する樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル樹脂；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂：アクリル系樹脂；ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂；ナイロン等のポリアミド樹脂、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；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。これらの樹脂からなるフィルムは、延伸されていてもよい。
カーボン塗布シートに用いられるフィルム基材の厚さは、物理的強度が確保される限り制限はないが、通常は、１０μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。

カーボン含浸シートおよびカーボン塗布シートの基材に塗布する炭素粒子は、導電性カーボンを主成分とするものが好ましい。なお、炭素粒子は、塗布可能な粉末、短繊維やフレーク状のものを含む。
導電性カーボンとしては、例えば、グラファイト；ケッチェンブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック等の各種のカーボンブラック；カーボンナノチューブ等を用いることができる。これらのうち、導電性が高いことから、グラファイト、ケッチェンブラックおよびカーボンナノチューブが好ましく、安価で高い導電性を有するグラファイトが特に好ましい。

炭素粒子を繊維基材やフィルム基材に塗布する方法としては、例えば、炭素の粉末や短繊維等の導電性粒子を有機溶剤等の溶媒に分散させてペースト状にし、得られた導電ペーストを、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等により、塗布した後に乾燥させる方法が挙げられる。
導電ペーストには、炭素粒子の分散性向上のため、分散剤等の添加物を配合しても良い。また、導電ペーストには、塗布および層の形成を容易にするために、バインダーとして樹脂成分（樹脂バインダー）が配合されていてもよい。バインダーは、添加量が多い程、層の形成には好ましいが、溶媒が揮発したときに、バインダーが導電性シート２中に残り、導電性粒子同士の接触を阻害する場合があるので、導電性粒子が重量比で主成分となるように配合することが好ましい。導電性シート２に用いる樹脂バインダーは、後述する給電材３の接着に用いる導電性接着剤のバインダーと同一もしくは同種の樹脂、またはそれらを含む樹脂でもよく、導電性接着剤のバインダーとは異なる樹脂でもよい。

給電材３は、糸状、リボン状や帯状等の細長い金属からなる。給電材３が糸状である場合は、複数の糸が編組線、撚り線等の帯状に束ねられていると、柔軟性を有するので好ましい。これらの内、編組線は、任意の扁平形状に束ねることができるので、より好ましい。給電材３が扁平であると、薄くても導電性が高く、導電性シート２と密着しやすいので、接触抵抗が小さくなる。また、給電材３の設置部が厚くならないので、好ましい。
給電材３は、電極面内の給電状態のばらつきを小さくするためのものである。例えば、電源の正極に接続された面状陽電極１から導電性ゲルを介して一定の電流をコンクリート表面に供給する場合に、面状陽電極１からコンクリート表面に印加される電圧のばらつきを小さくする。これにより、水分や塩分の電気分解を少なくして防食電流を流すことができる。また、海洋生物付着防止用陽極であれば、通電端子付近に電流が集中し、防汚範囲が狭くなることを防止する。

給電材３に用いられる金属としては、導電性が高いものが好ましく、白金、金、銀、銅、鉄、アルミニウム、チタン、ニッケル、モネルやインコネル等のニッケル合金、ステンレススチール等を用いることができる。本発明においては、給電材３の周囲がカバーテープ５の樹脂層５２で封止されており、給電材３が腐食されにくいので、いずれも採用できるが、用途によっては、アノード溶解に対する耐腐食性を有するものが好ましい。その様な金属としては、例えば、チタン、ステンレススチール、ニッケル、モネルやインコネル等のニッケル合金が挙げられる。これらのうち、チタンは、入手しやすく、広い範囲の電位に亘ってアノード溶解に耐性があるので好ましい。また、ステンレススチールは、コスト的に有利なので好ましい。

図１および図２に示すように、給電材３は、導電性接着剤層４で導電性シート２に接着されている。
導電性接着剤層４は、導電性シート２と給電材３との導電性を確保して固定する接着剤である。導電性接着剤層４を形成する接着剤は、導電性であれば特に制限はないが、金属や炭素等の導電性粒子を接着剤中に分散させたものが好ましい。
給電材３は、カバーテープ５の樹脂層５２で固定されるので、導電性接着剤層４の接着力は、小さくてもよい。また、導電性接着剤層４は、体積抵抗率が低くなくても導電性シート２と給電材３との導電性を確保できるので、薄く形成することが好ましい。これらにより、導電性接着剤層４の導電性粒子として、体積抵抗率が比較的大きい炭素粒子も用いることができる。
なお、一般的には、「接着」は剥離不能に固着し、「粘着」は剥離可能に固着することであるが、本明細書においては、これらを区別することなく、「接着」と言う。

導電性接着剤の導電性粒子としては金粉、銀粉、銅粉、ニッケル粉、アルミニウム粉、カーボン粉などが使用される。導電性粒子は、粒径、形状も様々であり、代表的な形状はフレーク状であるが、球状、短繊維状等も使用可能である。導電性接着剤は、導電性粒子の粒径や形状が異なるものを組み合わせて配合すると充填密度が高まり、導電性が高まるので好ましい。導電性粒子がカーボン粉等の炭素粒子からなる場合、電解質を含む水分が導電性シート側から浸み込んできても導電性接着剤層４が劣化しにくい。これにより、導電性シート２と給電材３との良好な導通を長期間維持できる。

導電性接着剤に用いるカーボン粉は、上述した導電性シート２に用いる導電性カーボンと同様のものを用いることができる。導電性接着剤に用いるカーボン粉と導電性シート２に用いる導電性カーボンは、同種でも異種でもよい。
導電性接着剤には、導電性シート２と同様、塗布および層の形成を容易にするために、バインダーが配合されていてもよい。導電性接着剤のバインダーは、固化時に体積収縮して内部の導電性粒子同士の間隔が狭まり、接触やバインダー壁の絶縁破壊が起こりやすくなって導電性が高まるものが好ましい。バインダーとしては、接着力を得やすいので、通常有機バインダーが用いられる。有機バインダーとしては、エポキシ樹脂が一般的であるが、要求特性等に応じてウレタン、シリコーン、アクリル、ポリイミド、その他の熱、紫外線や電子線等のエネルギー線で硬化する硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用される。

導電性接着剤層４の幅は、給電材３の幅より広くても狭くてもよいが、接着力と導電性を考慮すると、給電材３の幅と同じであることが好ましい。また、導電性接着剤層４の幅が給電材３の幅と同じであると、広幅の金属箔と導電性接着剤層と広幅の剥離紙を積層して所定幅にスリットして導電性接着剤層４付給電材３とすることができるので好ましい。この場合、導電性接着剤層４がエネルギー線硬化性樹脂である場合は、導電性接着剤層４をＢステージ（半硬化状態）に維持し、完全硬化しないように冷蔵庫や冷凍庫で硬化に必要なエネルギー線を遮断して保管しておくことが好ましい。

給電材３を電極面２に設置するに際しては、図３に示すように、給電材３の端部がカバーテープ５の樹脂層５２から突出していてもよいし、突出していなくてもよい。給電材３が電極面２の端部から突出していると、突出している給電材３を通電端子として用いることができる。給電材３の端部が電極面２から突出している面状陽電極１を作製する場合は、枚葉の導電性シート２を用いることが好ましい。
給電材３の端部が電極面２から突出しておらず、かつ電極面２の端部に至らない場合は、給電材３の端部がカバーテープ５の樹脂層５２で封止されていてもよい。また、給電材３の端部が電極面２の端部と一致している場合は、面状陽電極１を形成するに際し、長尺な導電性シートを用いて、給電材を設置した後、切断して個々の面状陽電極１を形成することができるので、生産効率が良い。なお、この様にして形成した面状陽電極１の端部のカバーテープ５と電極面２の一部を除去して、給電材３の端部を突出させてもよい。

給電材３が電極面２の端部から突出していない場合は、例えばタイコエレクトロニクスジャパン合同会社（旧タイコエレクトロニクスアンプ合同会社）からターミホイル（ＴＥＲＭＩ−ＦＯＩＬ）の商品名で販売されている圧着端子７を導線８に圧着して電源等の回路に接続することができる。図３に、回路の導線８の先端部を導線圧着部７１に圧着し、二枚の金属板７３の間に面状陽電極１上で給電材３の存在する部位の導電性シート２とカバーテープ５を挟んだ状態を示す。
なお、この圧着端子７を用いると、電極面２から突出した給電材３の場合であっても、給電材３が二枚の金属板７３、７３に挟まれるので、確実で容易に接続できる。

図４にその様な圧着端子７の一例を示す。この圧着端子７は、導線圧着部７１が連結部７２で開閉可能に繋がった約１０ｍｍ四方の二枚の金属板７３（例えば錫メッキされた銅板）の両方に、ランスと呼ばれる鋭い金属刃７４が一定のパターンで配列されて対向している。導線８を導線圧着部７１に圧着し、これら二枚の金属板７３、７３の間にカバーテープ５に覆われた給電材３をこのランスに重ねて、ペンチやハンマーなどで潰すと、ランスが導電性シート２およびカバーテープ５の一方または両方を突き破り、二枚の金属板７３、７３のランス同士が給電材３に食い込む。これにより、給電材３が導線８と接続される。
なお、給電材３を圧着端子７のランスに食い込ませてから、導線８を圧着端子７の導線圧着部７１に圧着してもよい。
また、図４の圧着端子７では、二枚の各金属板７３、７３にそれぞれ５つ（中央および４隅）のランスを有する（上側の金属板７３ではランスの裏側の窪みが図示されている）が、ランスの個数および配置は適宜変更可能である。

図３においては、四角形の導電性シート２の対向する二辺の端縁に給電材３が設置されているが、給電材３は１本でもよいし、３本以上でもよい。また、四辺全部に沿って設置されていてもよいし、配置される位置は、端縁でなくてもよい。導電性シート２の少なくとも対向する二辺の端縁に給電材３が配置されていると、複数の給電材３（図３の場合は２本）で給電できるので、面状陽電極１の電極面内の給電状態のばらつきをより小さくすることができる。また、長尺な導電性シートを用いて、給電材を長手方向の両側近傍に設置した後、切断して個々の面状陽電極１を生産することができるので、生産効率が良い。なお、複数の給電材３は、いずれも電源の正極に接続される。

図１および図２に示すように、給電材３は、導電性接着剤層４で導電性シート２に接着されている。そして、導電性シート２と給電材３の上に透明な未延伸ＰＰ（ＣＰＰ）フィルム（カバーテープ５の基材５１）に積層された樹脂層５２で覆われている。つまり、給電材３の長手方向の周囲がカバーテープ５の樹脂層５２に埋め込まれている。
樹脂層５２は、カバーテープ５を用いることなく、例えば、コーキングガンの様な器具を用いて、給電材３の周囲に充填して形成してもよい。しかし、図２に示すように、予めカバーテープ５の基材５１に樹脂層５２を積層しておき、給電材３が導電性接着剤層４で固定された電極面２上に積層して形成することによって、容易にかつ確実に給電材３の周囲が封止されるので好ましい。

カバーテープ５の樹脂層５２は、給電材３の表面を覆い、かつ導電性シート２と接着して、これらを固定する接着剤層である。従って、樹脂層５２は、導電性シート２と接着可能な接着剤で形成されることが好ましい。また、導電性接着剤層４とも接着することが好ましいので、導電性接着剤層４のバインダーと同一もしくは同種の樹脂、またはそれらを含む樹脂であることが好ましい。樹脂層５２は、導電性を有していてもよいし、有していなくてもよい。樹脂層５２に導電性を付与する場合は、導電性接着剤層４と同じ導電性接着剤で形成することが好ましい。樹脂層５２が導電性を有すると、導電性シート２と給電材３との導電性が高くなるので好ましいが、樹脂層５２中の導電性粒子の含有率が高くなると樹脂層５２の厚さによっては、電解質が浸透しやすくなることがある。

カバーテープ５の基材５１は、樹脂層５２を積層するための基材である。カバーテープ５の基材５１は、給電材３を埋設する樹脂層５２の表面を覆うので、基材５１は、樹脂層５２を外的環境から保護する。基材５１により、樹脂層５２を薄く形成することができる。基材５１は、樹脂層５２が導電性粒子を含む場合に、電解質が浸透することを防止する機能も有する。
従って、基材５１の材質は、電解質との電気化学反応に耐えて劣化しにくければ特に制限されないが、一般的に合成樹脂は、そのような特性を有し、加工性も高いことから、合成樹脂が好ましい。
基材５１となる樹脂は、上述した導電性シート２がカーボン塗布シートである場合に用いられるフィルム基材と同様なものを用いることができる。

また、一般的に合成樹脂は、透明である場合が多く、カバーテープ５の基材５１および樹脂層５２が透明ないし半透明であると、樹脂層５２を透して給電材３を視認可能とする場合に有利である。
樹脂層５２を透して給電材３を視認可能とするために、樹脂層５２に配合する導電性粒子の比率を下げたり、樹脂層５２を薄くしたりしてもよい。
樹脂層５２が導電性を有しない場合は、高い透明性や低いヘイズが容易に得られるので、給電材３を容易に視認可能とすることができる。
基材５１は、導電性を有していてもよい。基材５１と樹脂層５２が共に導電性を有すると、電極面２の導電性が高くなる。この場合、電解質が浸透しやすくなることがあるので、それぞれに含まれる導電性粒子の含有率は、基材５１の方が樹脂層５２より低いことが好ましい。
なお、基材５１の樹脂は、給電材３を積極的に隠蔽するために、着色されていてもよい。また、基材５１は、複数層設けられていてもよい。

カバーテープ５の形成に際しては、まず、広幅の剥離紙と樹脂層と広幅の基材を積層して給電材３よりも広い所定幅にスリットしておくことが好ましい。樹脂層５２の樹脂がエネルギー線硬化性である場合は、樹脂層５２を未硬化の状態に維持し、硬化しないように冷蔵庫や冷凍庫で硬化に必要なエネルギー線を遮断して保管しておくことが好ましい。次に、剥離紙を剥がした導電性接着剤層４付給電材３を導電性シート２の所定の位置に導電性接着剤層４で接着し、カバーテープ５の樹脂層５２から剥離紙を剥がして、図２に示すように、電極面２と給電材３に重ねて、ゴムなどの弾性体からなるロールで押圧して、給電材３を樹脂層５２に埋め込んで導電性シート２に接着する。そして、樹脂層５２の樹脂がエネルギー線硬化性である場合は、紫外線や熱線などのエネルギー線で硬化させる。
面状陽電極１の形成に際しては、導電性シート２、給電材３やカバーテープ５は、ロールに巻かれた長尺品であってもよいし、枚葉に断裁された平板でもよい。

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
以下の手順により、外部電源方式の電気防食に用いる面状陽電極１の実施例１に用いる導電性シート２を作製した。
カーボングラファイト粉末を有機溶剤に分散させ、バインダーを配合して固形分が２８％の導電性のカーボンペーストを調合した。カーボンペースト主剤９６重量部に硬化剤４重量部を添加したカーボンペーストを厚さ３８μｍの広幅の二軸延伸ＰＥＴフィルムの片面に塗布して乾燥させた。カーボンペーストを塗布したＰＥＴフィルムを幅３３０ｍｍにスリットし、長さ１０００ｍｍに切断して保護層６付導電性シート２を作製した。カーボンペーストの付着量は約２０ｇ／ｍ^２であった。なお、付着量は全て乾燥重量である。

２液型ウレタン系接着剤に有機溶剤と硬化剤と導電性粒子としてカーボングラファイト粉末を乾燥時に１１質量％となるように配合して導電性接着剤を調合した。未硬化の導電性接着剤を厚さ３０μｍのＳＵＳ３０４からなる広幅のステンレス箔に８ｇ／ｍ^２となるように塗布乾燥して導電性接着剤層４を積層し、剥離紙を接着した。ステンレス箔を幅４ｍｍ、長さ１０２０ｍｍにスリットして導電性接着剤層４と剥離紙を積層した給電材３を作製した。剥離紙を剥がして導電性接着剤層４を積層した二本の給電材３、３を導電性シート２の長辺の両端から３ｍｍ離間した位置に接着した。

厚さ４０μｍの透明な広幅の未延伸ＰＰフィルムにウレタン系接着剤を８ｇ／ｍ^２塗布して剥離紙を接着し、幅１５ｍｍ、長さ１０２０ｍｍにスリットしてカバーテープ５を作製した。剥離紙を剥がしてカバーテープ５と給電材３を長手方向と幅方向の中心を合わせて重ね、６０℃に加熱したゴムロールで圧着して面状陽電極１を作製した。作製した面状陽電極１は、給電材３、３のそれぞれの端部４個所が約１０ｍｍずつ導電性シート２から突出していたので、これらを切断して、図３において、給電材３が突出しない面状陽電極１を作製した。なお、これらは、そのまま残しておいて、導線を半田付けする端子として用いてもよい。

得られた面状陽電極１の電極面２に、厚さ約０．８ｍｍ、幅約３００ｍｍ、長さ９７０ｍｍの、イオン導電性が付与された粘着性の導電性ハイドロゲルのシート（積水化成品株式会社製）からなる電解質層を重ねて密着して、鉄筋が埋設されているコンクリートの表面に貼着した。
導線８を図４に示す圧着端子７（商品名ターミホイル）の導線圧着部７１に圧着して、圧着端子７付導線８を二本用意した。面状陽電極１の長辺の両端において、面状陽電極１をめくって、対向する２本の給電材３、３の存在を目視で確認して、面状陽電極１の導電性シート２とカバーテープ５を、給電材３、３を含むように圧着端子７、７で挟んだ。そして、圧着端子７の二枚の金属板７３、７３をハンマーでたたいて、図３に示すようにそれぞれの給電材３、３を圧着端子７、７のランス（金属刃７４）に食い込ませて、面状陽電極１に接続した。
そして、二本の導線８、８を電源の正極に接続し、電源の負極をコンクリート中の鉄筋に接続した。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づき説明したが、本発明は、これに限定されることなく種々の変更が可能である。
本形態例では、保護層６付導電性シート２としてカーボン塗布シートを採用したので、基材のＰＥＴフィルムをそのまま残した。これにより、面状陽電極１の裏側が保護されたり、絶縁されたりするという利点がある。基材が不要な場合は、これを剥離可能に構成してもよいし、導電性シート２としてカーボン含浸シートを採用して、始めから基材を設けなくてもよい。
また、本形態例では、給電材３に接触して導線８を接続する圧着端子７は、二枚の金属板７３、７３が導線圧着部７１で折重ね可能に連結したものを用いたが、二枚の金属板が導線圧着部に連結しない一辺を軸として折重ね可能に連結されたものを用いてもよい。

１…面状陽電極、２…導電性シート（電極面）、３…給電材、４…導電性接着剤層、５…カバーテープ、５１…カバーテープの基材、５２…カバーテープの樹脂層、６…保護層、７…圧着端子、７１…導線圧着部、７２…連結部、７３…金属板、７４…金属刃、８…導線。

Claims (5)

1. 炭素の構成比が５０質量％以上である材料がシート状に成形された導電性シートからなる電極面に細長い金属の給電材が設置され、電解質に正電荷を引き渡す面状陽電極であって、
   前記給電材が、前記電極面に導電性接着剤で接着され、前記給電材の少なくとも長手方向の端部以外の周囲が不透水性の樹脂層に埋め込まれ、前記不透水性の樹脂層を透して前記給電材が視認可能とされたことを特徴とする面状陽電極。
2. 前記導電性シートが炭素粒子を含む請求項１に記載の面状陽電極。
3. 前記導電性接着剤が炭素粒子を含む請求項１または２に記載の面状陽電極。
4. 前記導電性シートの前記給電材が設置されていない面に不透水性の保護層が積層された請求項１ないし３のいずれかに記載の面状陽電極。
5. 折重ね可能に連続した二枚の金属板と導線圧着部とを有し、前記二枚の金属板に複数の金属刃が設置された圧着端子を用いて、前記二枚の金属板が前記給電材の存在する部位の前記導電性シートと前記不透水性の樹脂層とを挟んで折重ねられており、前記二枚の金属板の金属刃のいずれか一方または両方が前記導電性シートおよび前記不透水性の樹脂層のいずれか一方または両方を貫通して前記給電材に接触していると共に、導線圧着部に導線が圧着されて、前記給電材に導線が接続された請求項１ないし４のいずれかに記載の面状陽電極。

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