JPH09508439A - イオン導性剤、流電活性金属の陰極防食用システムおよびこれを利用した方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 陽極溶解される金属のパッシベーションを減少させるための手段を有するイオン導性手段が開示される。このイオン導性手段は、腐食から保護される金属と陰極防食のために犠牲にされる金属との間に配置される。２つの金属の間を電気接続することで、流電気回路が完成する。パッシベーションを減少させるための手段は、犠牲金属のイオン用の錯化剤か、あるいはイオン導性媒質の連続陽極金属溶解能に影響を及ぼすイオンの流れを抑制する膜のいずれであってもよい。イオン導性手段およびこのイオン導性手段を使用した陰極防食用システムは、腐食環境に露出された運搬橋、運搬路、駐車設備、バルコニーなどのコンクリート構造物における鉄筋を陰極防食するための流電気回路用として特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 イオン導性剤、流電活性金属の陰極防食用システムおよびこれを利用した方法お よび装置 技術分野 本発明は、イオン導性剤と、流電活性金属（galvanically active metals）の 陰極防食用システムと、イオン導性剤を使用した陰極防食方法と、このシステム 、物質および方法によって防食される装置とに関する。 背景技術 流電活性金属の酸化に伴う腐食作用によって生じる経済的な損害は、土木工学 上の用途においては軽視できないものである。橋、駐車橋床、バルコニーなどの 筋補強コンクリート構造物は、このようなコンクリート構造物内の補強用金属の 腐食が原因で生じる構造物の脆弱化に絶えず影響されやすい状態にある。 構造物の脆弱化が生じる一つの環境として、腐食のない補強筋（鉄筋とも呼ば れる）よりも腐食した補強筋の占める体積の方が大きいような場合が挙げられる 。腐食した補強筋の占める体積が大きいとコンクリートに張力が発生し、ひび割 れが生じる。ひび割れが生じるとコンクリートは浸透してくる塩に曝露されやす くなり、さらに腐食が進行する。腐食、張力、ひび割れの悪循環は構造物が崩壊 するまで次第に加速されていく。 コンクリート内の補強用金属構造のこうした欠点を解決するために、従来技術 においてはコンクリート構造物内の鉄筋の陰極防食用の犠牲となる流電活性金属 ／接着剤陽極テープシステムが開発され ている。これらの陽極テープシステムは、実質的に鉄を含有する補強用金属筋と 、通常は感圧接着剤であるイオン導性剤によってコンクリートに取り付けた亜鉛 とを電気的に接続して形成した流電気回路で亜鉛などの金属を犠牲にするよう構 成されている。しかしながら、このシステムにおいても、亜鉛金属を完全に犠牲 にしてしまう前に補強筋の陰極防食力がなくなってしまうという問題がある。陰 極防食システムの耐用年数は金属の厚さに左右され、途中で妨害されることがな ければ１０〜２０年間は防食性能を発揮できる。 筋補強コンクリートにおける腐食を抑制するための一般論は米国特許第５，１ ８３，６９４号（Ｗｅｂｂ）に記載されており、ここでは塩素イオンなどの強い ルイス酸および／またはｐＨ値が１０未満に減少することが原因で生じる腐食や 、大気中からの二酸化炭素の浸透によるコンクリートの炭酸塩化が原因で生じる 腐食について述べられている。 陰極防食の効果についての別の論議は、米国特許第５，２２５，０５８号（Ｂ ａｚｚｏｎｉ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。ここでは、プレストレストコ ンクリート構造物で高張力鋼を電力システムによって防食する場合の水素脆化に 関する内容に重点がおかれている。 発明の開示 本発明は、陰極防食の時期尚早な停止の問題の原因と、この陰極防食の時期尚 早な停止の問題に対する解決策との両方を見出だした。本発明によれば、陰極防 食の時期尚早な停止についての問題は、流電気回路において亜鉛と亜鉛に接触す る物質との間の物質に非導電性パッシベーション層が形成されて、亜鉛金属を犠 牲にするように設計された流電気回路における電流の流れを抑制するために起き ることを見い出した。パッシベーション層が完全に形成されると、亜鉛金属の溶 解は停止し、電流も流れなくなって陰極防食性もなくなる。 多くの電気化学システムでの亜鉛溶解反応は、環境のｐＨに左右される。ｐＨ が４〜６など約７未満の値では、亜鉛の溶解は、弱まることなくパッシベーショ ン層を実質的に形成せずに弱まることなく進行する。 ｐＨが約７を超えると、亜鉛の溶解は以下の式１に基づいて起こる。 この例において、水酸化亜鉛は溶解限度を超えると沈降（沈澱）する。沈降した 水酸化亜鉛によってパッシベーション層が形成され、これが原因で亜鉛の溶解は 停止し、電流も停止して陰極防食性がなくなる。 本発明では、パッシベーション層の形成を許す条件を最低限に抑えることで上 述の問題を解決する。この問題に対する解決策として利用される一つの方法では 、亜鉛金属が溶解する物質のｐＨをパッシベーション膜の形成が最小限になる約 ４〜６まで低くする。上述の問題に対する解決策として利用されるもう一つの方 法では、パッシベーション層となり得るあらゆる沈降物を可溶化する。 本発明によれば、電気化学システムにおける流電活性金属(Galvanically acti ve metal)用のイオン導性手段（ion conductive agent）であって、イオン導性 媒質と、この媒質に関係付けられ(axuciated)、陽極溶解される金属のパッシベ ーションを減少させるための手段とを備えるものが提供される。 このイオン導性手段は、他の物質と接触するイオン導性層の形の固体であって もよい。また、この物質は、電気メッキ浴に使用される液体の形であってもよい 。 本発明の一側面において、陽極溶解される金属のパッシベーションを減少させ るための手段は、錯化剤を使用して金属を連続的に溶解し、イオン導性媒質に接 触している金属上にパッシベーション層が形成される原因となる金属水酸化物の 沈降を防止する。 本発明によるイオン導性手段は、様々なアルカリ性環境における亜鉛溶解反応 の陽極活性を高める方法を提供する。これらの環境の一例として、（１）亜鉛ア ルカリ電池や亜鉛電気メッキ浴などに使用されるアルカリ性水溶液、（２）コン クリート構造物における補強用金属筋の陰極防食用の亜鉛／接着性陽極テープシ ステムに使用されるもののようなイオン導性感圧接着剤やイオン導性ヒドロゲル が挙げられる。 コンクリートは本来ｐＨ約１１〜１３になり得るため、このコンクリートに接 触しているテープシステムのｐＨを変えてしまう可能性がある。さらに、テープ システムのｐＨは、水酸化亜鉛が沈降してパッシベーション層を形成し得る範囲 に変化することもある。 本発明の他の側面において、陽極溶解される金属のパッシベーションを減少さ せるための手段は、イオン導性媒質中のＯＨ^-あるいはＨ⁺イオンの交換を抑制す るイオン選択膜を使用して、このイオン導性媒質のｐＨを犠牲金属の溶解に適し た値に維持する。ｐＨを変えることで、イオン導性媒質が連続的に陽極溶解を行 なわせる能力は衰える。 このように、一実施態様では、イオン導性媒質に接触している金属のパッシベ ーションを減少させる手段は金属イオン錯化剤であり、本発明の第２の実施態様 では、この手段はイオン導性媒質におけ るＯＨ^-あるいはＨ⁺イオンの膜の片側から反対側への不所望な交換を抑制するた めの隔膜（barrier membrane）である。 本発明の別の側面において、流電活性金属の腐食に対する陰極防食用システム は、上述したイオン導性手段と、防食対象となる流電活性金属よりも溶解電位が 高く、イオン導性手段と接触している流電活性犠牲金属層と、流電活性犠牲金属 と陰極防食対象となる流電活性金属との間の電気接続部と、を備える。 本発明の他の側面において、上述したイオン導性手段を使用した流電活性金属 陽極の溶解によって構造物を防食するための方法が得られる。 本発明の別の側面において、防食対象となる装置あるいは構造物は、上述した イオン導性手段を使用した上述の方法あるいはシステムを利用している。 本発明の他の側面において、イオン導性手段において使用されているイオン導 性媒質は、防食対象となる流電活性金属からなる構造物に直接適用できる。本発 明は、流電活性金属構造と接触するイオン導性媒質と、防食対象となる流電活性 金属よりも溶解電位が高くイオン導性手段と接触している流動活性犠牲金属層と 、流電活性犠牲金属と陰極防食対象となる流電活性金属との間の電気接続部と、 を備えるシステムによって防食される、周囲の腐食性環境に直接にされる流電活 性金属の構造物を提供する。 本発明の特徴は、犠牲にされる流電活性金属が消費し尽くされるまでの間継続 する流電気回路を用いた、防食対象となる金属を含む構造物の陰極防食にある。 本発明の他の特徴は、防食対象となる金属をｐＨ約７を超える構造物中に埋設 した腐食の影響を受けやすい構造物の防食にある。 本発明の他の特徴は、流電活性犠牲金属を使用した、防食対象と なる金属の陰極防食用システムであって、防食対象となる金属は環境内で腐食の 影響を受けやすいが、構造物内に埋設されてはいないものにある。 本発明の他の特徴は、アルカリ性水溶液用イオン導性手段を使用して、電気メ ッキ浴の陽極上でのパッシベーション層の形成を抑制することである。 本発明の別の特徴は、イオン導性手段を、本発明とともにアルカリ電池の陽極 上でのパッシベーション層の形成を防止するために使用することである。 本発明の利点は、流電気回路における陽極の表面でのパッシベーション層の形 成を最小限に抑えることで陰極防食において犠牲にされる金属の利用率を最大限 にする本発明のイオン導性手段を使用することにある。 本発明の他の利点は、高張力鋼、プレストレストコンクリート構造物で使用可 能な流電気回路において、本発明のイオン導性手段を使用しなければこの構造物 を電力システムによって防食した時に水素脆化によって引き起こされる潜在的な 危険を伴うことなく、この物質を使用することにある。 本発明のさらなる実施例については、図面の簡単な説明の後に記載する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の一実施例のイオン導性手段を使用した、本発明による陰極防 食用システムの断面図である。 図２は、本発明のイオン導性手段の他の実施例を使用した、本発明による陰極 防食用システムの断面図である。 図３は、本発明によるイオン導性手段における錯化剤の利用によ る改良を示す、ｐＨ１１での亜鉛の周期的電圧電流図のグラフである。 図４は、本発明によるイオン導性手段における錯化剤の利用による改善を示す 、ｐＨ１３での亜鉛の周期的電圧電流図のグラフである。 発明の実施例防食対象金属 本発明は、環境において腐食作用に影響されやすい金属を防食するためになさ れたものである。この環境とは、空気に対する曝露、地面に対する曝露、真水や 海水に対する曝露、その他自然に発生するあるいは人工の腐食環境などである。 防食対象となる金属は、非金属組成物あるいは金属組成物からなる構造物中に 埋設することができる。 防食対象となる金属は、その他の組成物を全く伴なわない構造物であってもよ い。金属を周囲の腐食環境に直接曝露する場合には、この金属は陽極溶解される 金属のパッシベーションを減少させるための手段を必要とせずにイオン導性媒質 に直接接触することができる。 防食対象となる金属の一例として、道路、駐車橋床、橋やバルコニーを含むコ ンクリート建造物のコンクリートに埋設された補強用の金属筋や金属メッシュ、 パイプラインやトンネル、トンネル坑口、暗渠などの地中に埋設された金属構造 物、桟橋、パイプライン、掘削プラットフォーム、その他の海底構造物などの真 水や海水と接触したコンクリート中に埋設された金属構造物、像、橋、露出した 構造的鉄製品などの空気に曝露された金属構造物、および、自動車の車体パネル や台車、マフラーなどの特に腐食の影響を受けやすい 金属構造物などが挙げられる。 最も一般的に、腐食から防食されるべき金属は、塩、特に塩化物イオンに曝露 されることで腐食の影響を受けやすい鉄および鋼を含む鉄の様々な形態および様 々な合金である。最も典型的な例として、本発明ではコンクリートに埋設された 鉄筋（補強筋）を防食することができる。 一般に、補強筋はコンクリートの注入前に型内で少なくとも二層に配置される 。これらの補強筋は、金属製のワイヤあるいはストラップを使用して各層内で機 械的に接続される（層内の電気接続も達成）。また、これらの層間は同様に少な くとも１か所で接続される（層同士の電気接続を達成する）。外部環境から、塩 がコンクリートの露出面から浸透し、その位置の補強筋の防食を破壊し、補強筋 を腐食させる。腐食した位置と腐食していない位置とでｐＨに差がでるため、腐 食した位置の腐食がさらに加速される。腐食した補強筋は未腐食の補強筋よりも 大きな体積を占める。腐食した補強筋が占める体積が大きくなるとコンクリート に張力が発生し、これによってひび割れ（クラック）が生じる。ひび割れが生じ るとコンクリートは浸透してくる塩に曝露されやすくなり、さらに腐食が進行す る。腐食、張力、ひび割れの悪循環は構造物が崩壊するまで次第に加速されてい く。 防食対象となる金属は、あらゆる三次元形状のあらゆる種類のコンクリート鋳 型に埋設できる。本発明のイオン導性手段は、ｐＨが７を超え、一般に１３とい う高い値になるコンクリートと接触しているイオン導性媒質によって陽極溶解さ れる金属のパッシベーションを減少させるよう作用するため、本発明の性能はコ ンクリート中の補強筋の防食に特に適している。犠牲金属 陽極溶解される流電活性金属は、防食対象となる金属によって異なる。本発明 によって選択される流電活性金属は、防食対象となる金属よりも溶解電位の高い ものでなければならない。例えば、本発明のシステムにおいて防食される金属が 鉄である場合には、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛は本発明において使用さ れる流電活性金属として許容できる。これらの３種類の金属のうち、亜鉛が特に 好ましい。 流電活性金属は、少なくとも一種類の金属が防食対象となる金属よりも溶解電 位の高い金属である純金属あるいは金属合金であればよい。 流電活性金属は、プレートとして自立（self−supporting）したたものであっ てもよいし、あるいは不活性基板に被覆または積層されたものであってもよい。 流電活性金属は、防食対象となる構造物の上に連続的に配置されても間隔をあけ てストリップ状に配置されてもよく、厚さは均一であっても不均一であってもよ い。流電活性金属の寸法はいずれも防食対象となる構造物の立体幾何学によって 異なる。 流電活性金属の厚さによって、本発明によるシステムにおける陰極防食期間を 調節できる。流電活性金属は、防食対象となる金属と犠牲金属との間の電気的接 続によって流電気回路を形成して金属がイオン導性手段に溶解することによって 犠牲にされる。 好ましい実施例において、コンクリート中の補強筋すなわち流電活性金属の陰 極防食は亜鉛であり、厚さ約０．１ｍｍ〜５ｍｍで、約３８ゲージから約６ゲー ジで市販されている。厚さは約０．５ｍｍ〜２．５ｍｍであって約１８ゲージで あると、金属が防食対象となる構造物の輪郭にそって形成したり積層したりしや すい箔状であるから好ましい。システムと防食対象となる構造物との接触を保証 する実用的な限界値以外、陰極防食期間を達成する厚さの上限はない。システム を交換するまでに、少なくとも約１０年間構造物を防食できると好ましい。 一方、流電活性金属あるいはその合金は、所望の陰極防食期間を達成するため に必要な厚さに応じて、ポリオレフィンフィルムなどの不活性基板に塗布したり 、インクや塗料中に含有させたりインクや塗料そのものとしたり、あるいは金属 付着（deposition）したりすることができる。 任意に、審美的な理由また陰極防食システムをさらに防食するために、防食対 象となる構造物中に陰極防食システムを埋設することが望ましい。また、エポキ シ塗料などの封止塗料を使用して犠牲金属の露出面を被覆することで、システム を環境から遮蔽することもできる。イオン導性手段（ion conductive agent） 本発明のイオン導性手段は、イオン導性媒質と、陽極溶解される金属のパッシ ベーションを減少させるための手段とを含む。 このイオン導性媒質は、イオン電荷を移動させることのできるものであればど のような媒質であってもよい。イオン導性媒質は、好ましくはコンプライアント 、寸法安定性であり、かつ防食対象となる金属または金属を埋設した構造物の表 面と実質的に接触できるものである。また、イオン導性媒質は犠牲金属に対して もコンプライアントである。 イオン導性手段は、流電気回路の陽極と陰極との間の剤として作用し、陽極表 面でのパッシベーション層の形成を抑制する。流電気回路の陰極は防食対象とな る金属である。流電気回路の陽極は溶解によって犠牲にされる金属である。 イオン導性媒質の一例として、ゴムやガムなどの天然および合成 のエラストマー、ヒドロゲル、親水性感圧接着剤が挙げられる。 好ましくは、イオン導性かつコンプライアントな構造物を提供するために、本 発明のイオン導性媒質はヒドロゲルである。 本発明用のヒドロゲルイオン導性媒質の一例として、ポリアクリル酸、ポリ（ メタ）アクリル酸、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ −ビニルラクタム）、ポリアクリルアミド、ポリ（メタ）アクリルアミドおよび 米国特許第５，２７０，３５８号（Ａｓｍｕｓ）に開示されているハイドロコロ イドおよび膨潤剤を含有したゲルなどが挙げられる。 より好ましくは、本発明のイオン導性媒質は、イオン導性の親水性感圧接着剤 であってもよい。親水性感圧接着剤の一例として、米国特許第４，５２４，０８ ７号、第４，５３９，９９６号、第４，５５４，９２４号および第４，８４８， ３５３号（いずれもＥｎｇｅｌ）、第５，２２５，４７３号（Ｄｕａｎ）および 第５，２７６，０７９号（Ｄｕａｎ ｅｔ ａｌ．）、欧州特許公開第０ ５４ ２ ２９４ Ａ１号（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆ ａｃｔｕｒｉｎｇ）に開示されているイオン導性感圧接着剤組成物や、米国特許 第ＲＥ３１，４５４号（Ｈｙｍｅｓ）、第４，３９１，２７８号（Ｃａｈａｌａ ｎ）、第４，６９９，１４６号および第４，７５０，４８２号（いずれもＳｉｅ ｖｅｒｄｉｎｇ）および第４，６３５，６４２号に開示されている接着剤などが 挙げられる。 より好ましくは、本発明では、オハイオ州ＷｉｃｋｌｉｆｆｅのＬｕｂｒｉｚ ｏｌ，Ｉｎｃ．から市販されているアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホ ン酸（ＡＭＰＳ）、そのいろいろな形の塩から調製されたポリマー性感圧接着剤 か、あるいは米国特許第４，８４８，３５３号（Ｅｎｇｅｌ）に開示されたＮ− ビニルピロリ ドン／アクリル酸コポリマー感圧接着剤を使用する。 任意に、媒質にスクリムあるいはその他の補強を施すことで、イオン導性媒質 に寸法安定性を付与することができる。スクリムの一例は、上述したＥｎｇｅｌ の特許における無溶媒処理による接着剤の形成に使用されるものとして開示され ている。 また、任意に、媒質に電解質を添加することでイオン導性媒質のイオン導性を 高めることもできる。一般に媒質の約１０重量％未満をなすアルカリ金属のハロ ゲン化物塩が好ましい。また、Ｅｎｇｅｌの特許およびＤｕａｎの特許は、親水 性感圧接着剤において使用することが許容される電解質を開示している。陽極溶解される金属のパッシベーションを減少させる手段 本発明の一態様において、パッシベーションを減少させるための手段は、流電 活性金属イオンの犠牲金属から防食対象となる金属までの移動を容易にする金属 錯化剤である。このような錯化剤は市販されているが、陽極溶解される金属のパ ッシベーションを減少させるのに思いもよらず有用であった。 これらの錯化剤は、パッシベーション層の形成原因となり得る、上記式１にお ける流電活性金属イオンの沈降を抑制する。パッシベーション層が形成されると 流電気回路の電流が早期に停止してしまう。 本発明のイオン導性手段に有用な錯化剤は、イオン導性媒質中の流電活性イオ ンの移動を調節できるようにする形でイオン導性媒質によく分散可能であるかあ るいは溶解可能な錯化剤である。錯化剤の中には、同一の金属イオンについて錯 化剤の複数の部分で複数の錯化を可能にするような適切な大きさのものもある。 他の錯化剤は、流電活性金属イオンに対する錯化部位が単一である。 錯化剤については、自由に拡散できる分子状錯化剤とイオン導性 媒質中に残存するポリマー性錯化剤とからなる群から選択することができる。 小さい錯化剤の一例として、エチレンジアミン四酢酸およびその塩（合わせて ＥＤＴＡと呼ぶ）、ＮａＣＮやＫＣＮなどのシアニド化合物、ＮａＳＣＮやＫＳ ＣＮなどのチオシアネート化合物などが挙げられる。 ポリマー性錯化剤の一例として、ポリ（ビニルアミン）、ポリ（アリルアミン ）、ポリ（アルキレンアミン）、ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ）、ポリ（ビ ニルピリジン）、ポリ（ビニルピロール）、ポリ（Ｎ−ビニルラクタム）および ポリ（アルキレンオキサイド）などが挙げられる。 これらの錯化剤のうち、現段階では、商業的な入手しやすさ、低コスト、補強 されたコンクリート構造物のｐＨに適合するｐＨ範囲における錯化能、水溶液状 にした場合の利用性、イオン導性媒質に使用される親水性感圧接着剤に対する非 反応性、および流電気回路期間の完了までの一貫した電気化学的安定性などの点 でＰＥＩが好ましい。 錯化剤は溶解される金属に対する錯化剤として機能させるのに有効な任意の重 量％、好ましくはイオン導性媒質の約１〜約１５重量％の範囲でイオン導性媒質 に添加することができる。好ましくは、このような重量％は約３〜約６重量％の 範囲である。 上述したように、錯化剤は金属の溶解によって形成される金属イオンを安定化 することによって、犠牲金属のパッシベションを減少させる。この安定化には、 金属イオンの可溶化と、犠牲金属の表面あるいは表面付近におけるパッシベーシ ョン層の形成の抑制の両方が含まれる。イオン選択膜 本発明の第２の態様において、陽極溶解される犠牲金属のパッシベーションを 減少させるための手段は、イオン導性媒質中の流電活性金属イオンの錯化には関 係していない。むしろ第２の態様は、犠牲金属と防食対象となる金属との間の界 面においてイオン導性媒質のｐＨを、連続的に作用するよう維持することに関係 している。イオン選択膜において、イオン導性媒質の好ましいｐＨを変えてしま う原因ともなり得る水酸化物イオンの流れを抑制し、パッシベーション層を形成 できる沈降を伴うことなく金属の溶解が進行する範囲にイオン導性媒質のｐＨを 維持することができる。また、水素イオンの流れを抑制してイオン導性媒質のｐ Ｈを維持することもできる。 イオン導性媒質が、コンプライアントでありかつｐＨの異なる構造物と実質的 に接触している感圧接着剤である場合には、接着剤と構造物との間でＯＨ^-イオ ンとＨ⁺イオンとが交換されるため感圧接着剤のｐＨは変化してしまう。 ｐＨが自然なままでの値である約１２〜１３にあるコンクリートに埋設された 金属を防食するための好ましい態様において、イオン導性媒質において膜を使用 して、コンクリートから犠牲金属への水酸化物イオンの流れを抑制することがで きる。逆に、犠牲金属から防食対象となる金属への水素イオンの流れを抑制する こともできる。どちらのタイプの膜においても、イオン導性媒質のｐＨを維持す るという目的は、流電活性金属のイオン中への溶解および流電気回路におけるイ オン電荷の移動を促進し、かつ同時に、沈降した金属水酸化物のパッシベーショ ン層の形成の抑制も維持される。 イオン選択膜は、ＯＨ^-やＨ⁺のイオン以外の犠牲金属のイオンに対する浸透性 を有するものであればどのような膜であってもよい。イオン選択膜は、イオン導 性媒質中において化学的に安定で、寸 法的に安定で、導電性が高く、そして陰極防食、電気メッキ、電池などに使用さ れる流電気回路における劣化に対し耐性を有するものが好ましい。 より好ましくは、イオン選択膜はＯＨ^-イオンおよびＨ⁺イオンの両方に対して 浸透性がなくその他のイオンに対して浸透性を有するものであればどのような膜 であってもよい。 水酸化物隔離膜は、イオン性ペンダント基(ionic dependent group)を有する 親水性、ポリマー性、あるいは多孔性の物質からなるイオン交換膜で作製するこ とができる。このような膜の一例として、カルボキシル基、スルホン酸基、スル ホンアミド基、ホスホン酸基あるいは硝酸基を有するものが挙げられる。このよ うな膜は商業的に簡単に入手することができる。 本発明において有用な水酸化物隔離膜の一例として、両方ともニューヨーク州 Ｅａｓｔ ＡｍｈｅｒｓｔのＥｌｅｃｔｒｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｉｎｃ．から 市販されている、ＲＡＩ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＲＡ Ｉ^TMカチオン交換膜やドイツＷｉｌｍｉｎｇｔｏｎのＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄ ｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＮａｆｉｏｎ^TM膜が挙げられる。 水素イオン遮断膜は、親水性、ポリマー性であってアミンなどのペンダント基 を有するものであればよい。 本発明の有用性 補強コンクリートの陰極防食 本発明の好ましい用途は、補強コンクリート、特にこのようなコンクリートに 埋設された補強筋を陰極防食することにある。当業者間で周知のように、第二鉄 の補強筋の陰極防食用にコンクリート構造物表面上に犠牲亜鉛陽極を利用するこ とで流電気回路を形成する ことができる。イオン導性接着剤を使用してこのような犠牲亜鉛陽極を陰極防食 用にコンクリート構造物の表面に取り付けることができる。 現存の接着剤の主な問題は、亜鉛と接着剤との間の界面において亜鉛酸化反応 の生成物が形成され、これによって亜鉛電極のパッシベーションが引き起こされ るために不可欠的寿命が短いということである。亜鉛電極のパッシベーションは 、アルカリｐＨ条件下で水酸化亜鉛や酸化亜鉛などの不溶性生成物が形成される ために起こる。 本発明において、コンクリートの一般的なｐＨが１１〜１３の範囲内であるた め接着剤のｐＨは接着剤をコンクリート表面に付着させてから１００時間以内に 約４からコンクリートのｐＨまで上昇することが分かった。このように必ずｐＨ が上昇するため、陽極溶解される金属のパッシベーション層の形成を減少させる 手段を用いなければ、上記式１によるパッシベーション層の形成を回避すること は不可能である。 上述したように、陽極溶解される金属のパッシベーションを減少させるための 手段の他の態様がいくつかある。図１および図２は、これら他の態様を示すもの である。 図１において、パッシベーションを減少させるための手段は、流電導性媒質中 での上述した錯化剤の溶解あるいは分散によって提供される。 図１は、筋補強コンクリートの陰極防食用システム１０を示す。システム１０ は亜鉛層２０を備える。犠牲層２０はイオン導性感圧接着剤３０と接触し、この 接着剤中には錯化剤４０が分散あるいは溶解されている。導電性接着剤３０はコ ンクリート５０と接触し、このコンクリート中には、機械的に接続された２つの 補強筋層６０ が埋設されている。端部７０から出ているのは、補強筋６０と犠牲層２０とを電 気的に接続する電気接続８０である。流電気回路は、補強筋６０から接続８０を 介して層２０まで形成される。この回路は、層２０から補強筋６０へのイオンの 移動によって完成される。錯化剤４０が存在しないと、接着剤３０と接触してい る層２０の表面２５あるいはその付近において水酸化亜鉛が形成される。表面２ ５あるいはその付近において水酸化亜鉛が連続して形成されると、補強筋６０を 腐食作用から防食するよう設計された層２０を消尽以前に流電気回路は機能を喪 失してしまう。 任意に、低い導電率のコンクリート中の補強筋の防食性を高めるために、補強 筋６０と層２０との間の接続８０に電源９０を導入し、流電気回路における低い 導電率のコンクリートに適切な電流密度を達成する。低い導電率は、温度が低く 乾燥した気候で存在する。このような低温かつ乾燥した気候の中でのコンクリー ト構造物でも、高速道路、駐車場橋床などの塩水噴霧によって引き起こされる腐 食から防食される必要がある。温度および湿度が高くなると腐食も多くなる。暖 かく湿気の多い気候での陰極防食は、任意の電源９０を必要としないかもしれな いが、特に海水の近くなどの湿度が高く、温暖な環境に曝露される橋やバルコニ ー、その他のコンクリート構造物などに対して同様に有用である。 第１の態様において、層２０の厚さは約０．５８ｍｍ、接着剤３０の厚さは約 １．３ｍｍであって、テープやその他の積層構造物として適用したり継続的に適 用したりすることができる。 所望の陰極防食期間および所望の周期防食サイクルに応じて、様々な金属厚の テープをシートやラップの形でコンクリート構造物に提供して、露出したコンク リート構造物を被覆する。 特定の理論に限定されることなく、層２０の厚さが約０．２５ｍ ｍの場合に錯化剤４０を含有する媒質３０の形での本発明のイオン導性手段は、 電流密度約１．１×１０^-3ｍＡ／ｃｍ²でコンクリート５０内の補強筋６０の埋 設層を約１０年間陰極防食することができる。防食性を最大限にするためには、 本発明の陰極防食用システムで筋補強コンクリートの全体を被覆することが好ま しい。 図２は、パッシベーションを減少させるための手段としてイオン選択膜を利用 している本発明の第２の実施例を示す。 システム１００は、図１における層２０に相当する層１２０を備える。この層 は、イオン選択膜１４０によって部分１３０ａと１３０ｂとに分離されているイ オン導性媒質１３０からなるイオン導性手段と接触しているイオン導性媒質１３ ０ｂは、補強筋１６０の２つの層が埋設されたコンクリート１５０と接触する。 端部１７０から出ているのは、補強筋１６０と層１２０との間の電気接続である 。コンクリートの導電性が低い場合には、任意に電源１９０を追加してもよい。 電力を供給するのであれば電流密度を維持できるだけの範囲にしておくことが好 ましい。 イオン導性媒質１３０中での膜１４０の位置は特に限定されない。しかしなが ら、コンクリート１５０からイオン導性媒質１３０ａへの水酸化物イオンの流れ を最小限に抑えるためには、膜１４０はコンクリート１５０に極めて近い位置に 配置されているのが好ましい。 層１３０ａと１３０ｂとの両方に同一あるいは類似の感圧接着剤を使用できれ ば好ましいが、イオン伝導率、ｐＨ、その他の特性の異なる別々の感圧接着剤を 層１３０ａと１３０ｂとに使用することも考えられる。電池および電気メッキ 本発明の有用性は、亜鉛／アルカリ電池などのアルカリ性水溶液 においてまた亜鉛以外の金属に亜鉛を電気メッキする際にも認められる。両方の 例において、亜鉛電極の溶解を妨げる原因となり得る亜鉛表面でのパッシベーシ ョン層の形成を最小限に抑えることが重要である。アルカリ性溶液において、パ ッシベーション挙動は亜鉛陽極の本質的な特徴である。電流密度が限界値よりも 大きくなると、亜鉛が最初に陽極溶解すると常にパッシベーションが続き、その 結果Zn(OH)₂およびZnO が形成されてしまう。このため、上述したような錯化剤 を使用してパッシベーションを減少させるための手段を利用することができる。 以上、本発明の実施例について開示したが、以下の実施例から本発明の予期し なかった利点が特に明白になろう。 実施例実施例１ 0.95M NaCl溶液における亜鉛の周期的電圧電流測定 三室ガラスセルおよびPARC 273Aポテンショスタット／ガルバノスタットを使 用して周期的電圧電流測定を実施した。インディアナ州Ｗｅｓｔ Ｌａｆａｙｅ ｔｔｅのＢｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から市販され ているＫｅｌ−Ｆ^TMプラスチックシースに収容された0.08ｃｍ²の亜鉛円板を作 用電極として使用した。基準電極は標準カロメル電極（ＳＣＥ）、対向電極はプ ラチナワイヤである。0.95 M NaCl 溶液を基礎溶液(base solution)として選択 し、この溶液のｐＨをNaOHあるいはHCl で調節した。実験は、室温（２２℃）で 空気下で行われた。開回路電位から開始して５ｍＶ／ｓの速度で電位をスキャン して周期的電圧電流図を得た。図３および図４は、それぞれｐＨ１１およびｐＨ １３で、ＰＥＩを使用した溶液と使用しない溶液について得られた結果を比較し たものである。 全溶液重量の５重量％の量でＰＥＩ（600,000 Daltonsの分子量）を添加した 。ＰＥＩはＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから市販されている。 ＰＥＩを含有しない溶液において、約−０．９０Ｖ、ｐＨ１１でZn金属のZn²⁺ への溶解および電子に関する電流の急激な増加が観察された。一方、ｐＨ１３で は、−１．２Ｖから−１．４Ｖの間の電位で上記式１における反応に関する電流 のわずかなプラトーしか認められず、亜鉛電極はｐＨ１３での溶解直後に不活性 化されたことが分かる。しかしながら、溶液中にＰＥＩが存在することで、亜鉛 溶解挙動は大幅に変化する。ｐＨ１１では、ＰＥＩを使用すると急激な電流の増 加に加えて大きな左右非対称の電流ピークが観察された。ＰＥＩ含有溶液のその 追加のピークはＰＥＩと生成されたZn2+との間の強い相互作用の結果として生じ たものであった。ｐＨ１３において、ＰＥＩを使用すると、−１．２Ｖと−１． ４Ｖとの間で大きな非対称の電流ピークと−０．８Ｖでの急激な電流の増加の両 方が観察され、ＰＥＩが存在することでこのｐＨで亜鉛電極はそれ以上不活性化 はされないことが分かる。ＰＥＩを使用した場合の２つの利点は明らかに示され た。 （ｉ）錯化剤は亜鉛溶解反応をより負側の電位で大きな程度に発生させること を可能にし（亜鉛は電池や陰極防食システムにおいて一般に負の電極として使用 されているため、電位が負側にあればあるほど好ましい）。 （ｉｉ）錯化剤はｐＨ１３で亜鉛のパッシベーション過程を抑制した。実施例２ 0.1N NaOHを含有する0.95M NaCl溶液における短絡試験 プラスチック製のビーカーに入れた0.1N NaOH を含有する0.95M NaCl溶液に亜 鉛箔片と鋼箔片とを浸漬した。５重量％のＰＥＩが溶 液に含有させた。両方の箔片を互いに平行にし、約６ｃｍの距離をあけた。２つ の箔片間を電気的に接続した後、システムを１週間観察した。ＰＥＩを含有して いる溶液では、１週間の試験中に鋼箔片から気泡が発生し、多量の電流が流れて いることが分かった。この気体は水素であると思われる。試験全般を通して、溶 液はずっと透明であった。 比較のため、ＰＥＩを使用せずに0.1N NaOH を含有する0.95M NaCl溶液につい て上記試験を繰り返した。ＰＥＩを含有しない溶液では気泡は全く認められず、 電流は少量しか流れていないことが分かった。 １週間の試験の後、相当量の白色沈降物が亜鉛電極に、また溶液中に形成され た。この白色沈降物は不溶性Zn(OH)₂の形成に関連したものであると思われる。 ＰＥＩを含有したものとＰＥＩを含有しないものとの２種類の溶液を使用した比 較例から、ＰＥＩによって亜鉛溶解の反応速度が高まり、かつ反応生成物も可溶 化されることが明白になった。比較例３および実施例４ ４０℃、８０％ＲＨの湿度室内でのコンクリートブロ ックについての試験 感圧接着剤中に錯化剤を有する実施例４の図１による構造のイオン導性手段と 、比較例３の錯化剤を含有しないイオン導性感圧接着剤とを比較した。両方の例 において、亜鉛箔片（８．８４ｃｍ²、厚さ０．５ｍｍ）を下記の接着剤の１つ によってコンクリートブロックに付着させた。 １．２６５ｇのＫＣｌをアクリルアミド−２−メチル−プロパンスルホン酸〔 ナトリウム塩溶液（ＡＭＰＳ）（オハイオ州ＷｉｃｋｌｉｆｆｅのＬｕｂｒｉｚ ｏｌ，Ｉｎｃ．から２４０５溶液として市販されている）〕の５０重量％水溶液 ３０．００ｇに溶解し、次 にグリセリン３０．１６ｇ、Ｎ，Ｎ´−メチレンビスアクリルアミド０．０６ｇ 、２，２−ジメトキシ−２−フェニル−アセトフェノン０．０６ｇおよびアクリ ル酸０．４８ｇを添加して、較例３の接着剤を調製した。ポリ（テトラフルオロ エチレン）ガスケット（０．４ｃｍ厚）、２枚のガラス板および２枚のシリコー ン処理ポリエステル剥離フィルム（０．０５ｍｍ厚）からなるセルを組み立てて クランプで一緒に保持した。溶液を窒素でパージし、組み立てたセル厚さ０．４ ｃｍに注射器を使用して注入した。次に、２０Ｗ、３５０ｎｍの光線（Ｓｙｌｖ ａｎｉａから市販されているＦ２０Ｔ１２ ３５０ＢＬ型）を使用して平均強度 １．２ｍＷ／ｃｍ²で上記の溶液を３０分間照射した。 １．０２ｇのＫＣｌをＡＭＰＳ２４．２５ｇに溶解して（比較例３と同様に） 、実施例４の接着剤を調製した。次にグリセリン２４．２５ｇ、Ｎ，Ｎ´−メチ レンビスアクリルアミド０．０４８ｇ、２，２−ジメトキシ−２−フェニル−ア セトフェノン０．０４８ｇ、アクリル酸０．３８４ｇおよびＰＥＩ溶液５．０１ ｇ（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手できる６０，０００Ｄａｌｔ ｏｎｓのＭ．Ｗ．、５０％水溶液）を添加した。この溶液は比較例３の場合と同 様に重合化された。 比較例３の接着剤と実施例４の接着剤とを調製した後、それぞれの接着剤を亜 鉛箔に積層し、亜鉛箔および接着剤の寿命試験用にコンクリートブロック上に配 置した。 試験用コンクリートブロックは、長さ２５．４ｃｍ、幅１５．２４ｃｍ、高さ １２．７ｃｍで、４本のＮｏ．４補強筋を含んでいる。補強筋はコンクリート中 に長さ２５．４ｃｍ、コンクリートの外に９ｃｍ延在している。試験用コンクリ ートブロックの５つの面はエポキシ塗料で封止され、大気への露出を上面のみに 制限している 。 コンクリートの上側６．３５ｃｍには、塩化物３．６ｋｇ／ｍ³（６ポンド／ ｙｄ³）（約４ｋｇのNaClの形でコンクリートに混合されている）を含有させた 。コンクリートの下側６．３５ｃｍには塩化物は全く含有させなかった。互いに 約７．６２ｃｍ離れた２本の列と互いに約５．０８ｃｍ離れた２本の行となるよ うに補強筋をコンクリート内に配置した。補強筋の一方の行はコンクリートの上 側の半分の中に配置され、第２の行はコンクリートの下側の半分の中に配置され た。補強筋の上側の行は、亜鉛メッキを付着させたコンクリートブロックの上面 から３．８１ｃｍのところにあった。 補強筋の端面に塗料を除去してはんだ付けした＃１４ゲージの銅線を使用して 補強筋を互いに電気的に接続した。各実施例における亜鉛箔および接着剤の寿命 試験を加速するために、バッテリーテスター（Ｍａｒｃｏ Ｉｎｃ．から市販さ れている）を使用し、亜鉛陽極に試験チャネルの正のリードを取り付けると共に 電気的に接続された一組の補強筋に負のリードを取り付けて陰極防食システムに エネルギーを供給した。 システムでの電圧降下が１０Ｖに達するまで電流１ｍＡでシステムを充電した 。発生した全電荷を測定した。 ＰＥＩ錯化剤を使用した実施例４において、発生した全電荷は３８．７ｍＡ− Ｈｒｓ／ｃｍ²であった（実際の陰極防食システムにおいて電流密度を１．１× １０^-3ｍＡ／ｃｍ²にした場合に４．１年の寿命が得られると見込まれる）。 ＰＥＩ錯化剤を使用しない比較例３において、発生した全電荷は２８．７ｍＡ −Ｈｒｓ／ｃｍ²であった（実際の陰極防食システムにおいて電流密度を１．１ ×１０^-3ｍＡ／ｃｍ²にした場合に３．０年の寿命が得られると見込まれる）。 この直接比較によって、陽極溶解される金属のパッシベーションを減少させる ための手段としてＰＥＩ錯化剤を使用することで、陰極防食システムの寿命が驚 くべきことに３６％も上昇することが分かった。実施例５ 5% NaCl を含有した0.1N KOH溶液での試験 カチオン交換膜（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ、Ｉｎｃ．から市販されているＲ ＡＩ １０１０）を、5% NaCl を含有した0.1N KOH溶液の入ったガラス製のセル の側開口（７ｃｍ²）にＯリングによって封止した。ＰＲＯＭＥＯＮ^TMイオン導 性接着剤（ミネソタ州ミネアポリスのＭｅｄｔｒｏｎｉｃから市販されている） の小片を膜に塗布し、亜鉛箔（１ｃｍ²、厚さ０．１０ｍｍ）を接着剤に取り付 けた。実施例３および４と同様に、亜鉛箔を正とし、溶液に浸漬させた大面積プ ラチナ被覆チタンメッシュを負として、バッテリーテスターを使用して電流密度 ５ｍＡでセルを充電した。全電荷２７．５ｍＡ−Ｈｒｓを流した後、セルでの電 圧降下は１０Ｖであった。この電荷量は、実際の製品システムにおいて電流密度 が１ｍＡ／ｆｔ²すなわち１．１×１０^-3ｍＡ／ｃｍ²であると仮定すると３年分 の寿命に相当する。膜の溶液側には多量の白色沈降物が認められたが、接着剤に は沈降物は全く認められなかった。このことから、亜鉛酸化反応生成物は膜を介 して接着剤の外に移動したことが分かった。比較例６および実施例７ ４０℃、８０％ＲＨの湿度室におけるコンクリートブ ロックについての試験 陽極溶解される金属のパッシベーションを減少させるための手段として膜を有 するイオン導性感圧接着剤と、このような膜を有さないイオン導性感圧接着剤と を調製した。 比較例６において、亜鉛箔の小片（７．７ｃｍ²、厚さ０．５ｍ ｍ）を、実施例５に記載したＰＲＯＭＥＯＮ^TM接着剤によって実施例３および４ に記載したように試験用コンクリートブロックに取付た。亜鉛箔を正、コンクリ ート内の補強筋を負として、システムでの電圧降下が１０Ｖに達するまで実施例 ３および４と同様にシステムに電流密度１ｍＡで電気を供給した。 比較例６において、測定された電荷値は９．１８ｍＡ−Ｈｒｓ／ｃｍ²であっ た（実際の陰極防食システムにおいて電流密度が１．１×１０^-3ｍＡ／ｃｍ²で あると仮定すると寿命０．９７年に相当すると見込まれる。 実施例５の膜を接着剤の中に含ませた以外は同様の試験を実施例７として繰り 返した。実施例７について、測定された電荷値は２９．４ｍＡ−Ｈｒｓ／ｃｍ² であった（実際の陰極防食システムにおいて電流密度が１．１×１０^-3ｍＡ／ｃ ｍ²であると仮定すると寿命２．１１年に相当すると見込まれる）。 この直接比較によって、陽極溶解される金属のパッシベーションを減少させる ための手段として膜を使用することで、陰極防食システムの寿命が驚くべきこと に２１７％も上昇することが分かった。 本発明は上述した実施例に限定されるものではない。本発明の範囲は以下の請 求の範囲およびこれと等価のものにおいて示される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年１１月１０日 【補正内容】 強用金属筋と、通常は感圧接着剤であるイオン導性剤によってコンクリートに取 り付けた亜鉛とを電気的に接続して形成した流電気回路で亜鉛などの金属を犠牲 にするよう構成されている。しかしながら、このシステムにおいても、亜鉛金属 を完全に犠牲にしてしまう前に補強筋の陰極防食力がなくなってしまうという問 題がある。陰極防食システムの耐用年数は金属の厚さに左右され、途中で妨害さ れることがなければ１０〜２０年間は防食性能を発揮できる。 筋補強コンクリートにおける腐食を抑制するための一般論は米国特許第５，１ ８３，６９４号（Ｗｅｂｂ）に記載されており、ここでは塩素イオンなどの強い ルイス酸および／またはｐＨ値が１０未満に減少することが原因で生じる腐食や 、大気中からの二酸化炭素の浸透によるコンクリートの炭酸塩化が原因で生じる 腐食について述べられている。 陰極防食の効果についての別の論議は、米国特許第５，２２５，０５８号（Ｂ ａｚｚｏｎｉ ｅｔ ａｌ．）に記載されている。ここでは、プレストレストコ ンクリート構造物で高張力鋼を電力システムによって防食する場合の水素脆化に 関する内容に重点がおかれている。 米国特許第４，０９５，０１５号は、錯体を陽極および／または陰極に供給し て操作／禁止またはパッシベーション相界面をなくす流電的一次電池（galvanic al primary ell）を開示している。 欧州特許第１８０４３１号は、コモービル物質（comobile material）からな り、その上に耐腐食性組成物の凝着保護層を有する基材表面をもつボディであっ て、前記耐腐食性組成物が少なくとも１ 種のブレンステッド酸と少なくとも１種のルイス塩基の反応によって生成された 導電性の固体マトリックスを金属または合金中に含み、該マトリックスと該金属 はそれぞれ電解質および犠牲陽極として作用するものを開示している。 発明の開示 本発明は、陰極防食の時期尚早な停止の問題の原因と、この陰極防食の時期尚 早な停止の問題に対する解決策との両方を見出だした。本発明によれば、陰極防 食の時期尚早な停止についての問題は、流電気回路において亜鉛と亜鉛に接触す る物質との間の物質に非導電性パッシベーション層が形成されて、亜鉛金属を犠 牲にするように設計された流電気回路における電流の流れを抑制するために起き ることを見い出した。パッシベーション層が完全に形成されると、亜鉛金属の溶 解は停止し、電流も流れなくなって陰極防食性もなくなる。 多くの電気化学システムでの亜鉛溶解反応は、環境のｐＨに左右される。ｐＨ が４〜６など約７未満の値では、亜鉛の溶解は、弱まることなくパッシベーショ ン層を実質的に形成せずに弱まることなく進行する。 ｐＨが約７を超えると、亜鉛の溶解は以下の式１に基づいて起こる。 〔３４条補正（全文差しかえ）〕 請求の範囲 １．（ａ）ヒドロゲルまたは感圧接着剤を含むイオン導性媒質と、 （ｂ）前記イオン導性媒質に溶解または分散されて残り、陽極溶解される流電 活性犠牲金属のパッシベーションを減少させる重合体錯化剤と、 を備える電気化学システム中の流電活性金属用のイオン導性剤。 ２．前記電気化学システムが流電回路を含み、前記錯化剤は前記電気化学シス テム中の流電気回路において流電活性金属イオンを可溶化し、パッシベーション 層の形成を防止する請求項１または２記載のイオン導性剤。 ３．前記イオン導性媒質はヒドロゲルである請求項１または２記載のイオン導 性手段。 ４．前記イオン導性媒質はイオン導性感圧接着剤である請求項１または２記載 のイオン導性手段。 ５．前記イオン導性媒質は、錯化剤が分散あるいは溶解された親水性のイオン 導性感圧接着剤である請求項１または２記載のイオン導性手段。 ６．前記錯化剤は、ポリ（ビニルアミン）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ア ルキレンアミン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリビニルピリジン、ポリ（ビニ ルピロール）、ポリ（Ｎ−ビニルラクラム）、ポリ（アルキレンオキサイド）お よびこれらの組み合わせからなる群から選択される請求項５記載のイオン導性手 段。 ７．前記イオン導性媒質は、ポリ（アクリルアミド−２−メチル プロパンスルホン酸）およびその塩、Ｎ−ビニル−ピロリドン／アクリル酸コポ リマー感圧接着剤、重合化マイクロエマルション感圧接着剤およびこれらの組み 合わせからなる群から選択されるイオン導性感圧接着剤であって、前記錯化剤は ポリ（エチレンイミン）である請求項６記載のイオン導性手段。 ８．前記イオン導性感圧接着剤は電解質を含有する請求項７記載のイオン導性 手段。 ９．（ａ）イオン導性層（３０，１３０）である請求項１のイオン導性剤と、 （ｂ）前記イオン導性層と接触している、防食対象となる流電活性金属よりも 溶解電位の高い流電活性犠牲金属の層（２０，１２０）と、 （ｃ）前記流電活性犠牲金属と前記防食対象となる流電活性金属との間の電気 接続（８０，１８０）と、 を備える流電活性金属を腐食から陰極防食するためのシステム（１０，１００） 。 １０．請求項１のイオン導性剤を流電活性犠牲金属陽極に適用し、構造物内に 流電電流を発生させる工程を含む、流電活性金属陽極の溶解によって構造物を防 食する方法。 １１．請求項１０のシステムを構造物に適用し、構造物に流電電流を発生させ る工程を含む、流電活性金属陽極の溶解によって構造物を防食する方法。 １２．請求項１のイオン導性剤を備える、コンクリートに埋設された流電活性 金属を陰極防食する装置。 １３．請求項１のイオン導性剤を備える電池。 １４．構造物を保護するために用いられる請求項９のシステム。 １５．防食対象となる構造物は、運搬橋、運搬道路、自動車の駐 車設備、または建造物を形成するコンクリートに埋設された補強筋である請求項 １４記載のシステム。 １６．前記建造物は周囲の腐食環境に曝露されたバルコニーを有する請求項１ ５記載の構造物。 １７．（ａ）流電活性金属構造物と接触している請求項１記載のイオン導性剤 と、 （ｂ）前記イオン導性媒質と接触している、防食対象となる流電活性金属構造 物よりも溶解電位の高い流電活性犠牲金属の層と、 （ｃ）前記流電活性犠牲金属と陰極防食される前記流電活性金属構造物との間 の電気接続と、 を備えるシステムによって防食された、周囲の腐食環境に直接曝露された流電活 性金属からなる構造物。 １８．前記腐食環境は地面、空気または水である請求項１７記載の構造物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ダイエッツ，ティモシー エム. アメリカ合衆国，ミネソタ 55105，セン ト ポール，パレース アベニュ 2129

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）イオン導性媒質と、 （ｂ）前記イオン導性媒質と結び付いて陽極溶解される金属のパッシベーショ ンを減少させる手段と、 を備える電気化学システム中の流電活性金属用のイオン導性手段。 ２．前記減少手段は、前記イオン導性媒質に溶解あるいは分散された錯化剤か らなる請求項１記載のイオン導性手段。 ３．前記錯化剤は、前記電気化学システム中の流電気回路において流電活性金 属イオンを可溶化し、パッシベーション層の形成を防止する請求項２記載のイオ ン導性手段。 ４．前記減少手段は、前記イオン導性媒質のｐＨを変化させる前記イオン導性 媒質中で、イオンの交換を抑制するためのイオン選択膜を備える請求項１記載の イオン導性手段。 ５．前記イオン選択膜は、水酸化物あるいは水素イオンの流れを抑制するがそ の他のイオンに対しては透過性である膜からなる請求項４記載のイオン導性手段 。 ６．前記イオン導性手段は層であり、前記イオン導性媒質はヒドロゲルである 請求項１記載のイオン導性手段。 ７．前記イオン導性手段は層（３０，１３０）であり、前記イオン導性媒質は イオン導性感圧接着剤である請求項１記載のイオン導性手段。 ８．前記イオン導性手段は層（３０，１３０）であり、前記イオン導性媒質は 、錯化剤が分散あるいは溶解された親水性のイオン導性感圧接着剤である請求項 １記載のイオン導性手段。 ９．前記錯化剤は、ポリ（ビニルアミン）、ポリ（アリルアミン）、ポリ（ア ルキレンアミン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリビ ニルピリジン、ポリ（ビニルピロール）、ポリ（Ｎ−ビニルラクラム）、ポリ（ アルキレンオキサイド）およびこれらの組み合わせからなる群から選択される請 求項４記載のイオン導性手段。 １０．前記イオン導性媒質は、ポリ（アクリルアミド−２−メチルプロパンス ルホン酸）およびその塩、Ｎ−ビニル−ピロリドン／アクリル酸コポリマー感圧 接着剤、重合化マイクロエマルション感圧接着剤およびこれらの組み合わせから なる群から選択されるイオン導性感圧接着剤であって、前記錯化剤はポリ（エチ レンイミン）である請求項９記載のイオン導性手段。 １１．前記イオン導性感圧接着剤は電解質を含有する請求項１０記載のイオン 導性手段。 １２．（ａ）イオン導性層（３０，１３０）である請求項１のイオン導性手段 と、 （ｂ）前記イオン導性層と接触している、防食対象となる流電活性金属よりも 溶解電位の高い流電活性犠牲金属の層（２０，１２０）と、 （ｃ）前記流電活性犠牲金属と前記防食対象となる流電活性金属との間の電気 接続（８０，１８０）と、 を備える流電活性金属を腐食から陰極防食するためのシステム（１０，１００） 。 １３．請求項１のイオン導性手段を使用し、流電活性金属陽極の溶解によって 構造物を防食する方法。 １４．請求項１２のシステムを使用し、流電活性金属陽極の溶解によって構造 物を防食する方法。 １５．請求項１のイオン導性手段を備える、コンクリートに埋設された流電活 性金属を陰極防食する装置。 １６．請求項１のイオン導性手段を備える電池。 １７．請求項１のイオン導性手段を備える電気メッキセル。 １８．請求項１２のシステムによって防食される構造物。 １９．防食対象となる流電活性金属は、運搬橋を形成するコンクリートに埋設 された補強筋である請求項１８記載の構造物。 ２０．防食対象となる流電活性金属は、運搬道路を形成するコンクリートに埋 設された補強筋である請求項１８記載の構造物。 ２１．防食対象となる流電活性金属は、建造物を形成するコンクリートに埋設 された補強筋である請求項１８記載の構造物。 ２２．前記建造物は自動車の駐車設備である請求項２１記載の構造物。 ２３．前記建造物は周囲の腐食環境に曝露されたバルコニーを有する請求項２ １記載の構造物。 ２４．周囲の腐食環境に直接曝露された流電活性金属からなる構造物であって 、 （ａ）流電活性金属構造物と接触しているイオン導性媒質と、 （ｂ）前記イオン導性媒質と接触している、防食対象となる流電活性金属構造 物よりも溶解電位の高い流電活性犠牲金属の層と、 （ｃ）前記流電活性犠牲金属と陰極防食される前記流電活性金属構造物との間 の電気接続と、 を備えるシステムによって防食された前記構造物。 ２５．前記腐食環境は地面である請求項２４記載の構造物。 ２６．前記腐食環境は空気である請求項２４記載の構造物。 ２７．前記腐食環境は水である請求項２４記載の構造物。 ２８．前記腐食環境は塩水である請求項２７記載の構造物。 ２９．前記イオン導性媒質は、請求項１のイオン導性手段である請求項２４記 載の構造物。