JP2002167682A - 金属被覆耐火物用防錆剤及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】金属被覆耐火物の対象金属の腐食に対して再現
性のある腐食抑制効果を示し、バラツキが少なく、その
耐火性能を損なわず、しかも、品質的に、化学組成的に
再現性のある安定した金属被覆耐火物用防錆剤及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】芳香族カルボン酸とアルカリ金属水酸化物
を水溶媒中で６５〜１００℃、好ましくは７０〜９０℃
に加熱撹拌しながら、添加混合処理することにより解決
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄骨建築構造物や
プラント等において、鋼材例えば鉄骨の梁や柱等の対象
金属に被覆して耐火構造とするための金属被覆耐火物用
防錆剤及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨建築構造物やプラント等において、
鋼材例えば鉄骨の梁や柱、ラス、金網、デッキプレート
等の対象金属に被覆して耐火構造とするための被覆耐火
物を形成する方法として、乾式、半湿式または湿式吹付
工法が行われている。湿式吹付工法には、セメント質材
料、無機繊維、軽量骨材及び増粘剤等を水と混練しスラ
リーとし、これをポンプにより圧送して吹付ノズル部分
で圧縮空気と共に対象金属に吹付ける工法や、石灰質原
料等からなるスラリーと硬化剤からなるスラリーを吹付
ノズルに供給し、該吹付ノズルで混合して対象金属に吹
付ける工法がある。

【０００３】その際、必要に応じてその吹付施工前に、
予め対象金属の表面に防錆塗装処理を行ったり、吹き付
けするときに被覆耐火物に防錆剤を添加するなどして対
象金属の腐食を抑制していた。この場合、金属被覆耐火
物に添加して使用する具体的防錆剤は、従来より亜硝酸
塩からなるものが多く用いられていた。また、モリブデ
ン酸塩と芳香族カルボン酸類またはその塩を併用した金
属防食剤に関して特開昭５９−１６９８４号公報に、あ
るいは、アリールカルボン酸とその誘導体及びそれらの
塩から選ばれる化合物からなる金属腐食抑制剤に関して
特開昭６１−１５３２９０号公報に開示されている。さ
らに、炭素数２以上の疎水基を有するジカルボン酸化合
物を主成分とするセメント混練物用防錆剤に関して特開
平１０−９５６５０号公報に、あるいは、粗無水フタル
酸から無水フタル酸を蒸留したときに生じる残留物を中
和処理して得た塩を主成分とするセメント組成物用混和
剤に関して特開平１０−２１８６４７号公報に開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら水硬性材料に多く用いられている亜硝酸塩は、鉄を酸
化することにより腐食抑制させるため、長期的な腐食抑
制効果が期待できない点や、使用する酸性物質と反応し
て有害なＮＯｘガスを発生するために、硬化剤として酸
性物質を使用している一部の湿式吹付工法には使用でき
なかった。亜硝酸塩以外の上記防錆剤についてはその使
用用途が異なり、特に特開平１０−９５６５０号公報及
び特開平１０−２１８６４７号公報は、セメント質材料
に対する防錆剤及び混和剤としてなされた発明であり、
芳香族カルボン酸を含有するものととアルカリ金属水酸
化物を加水加熱したものでは、組成が異なり所望の防錆
効果は得られない。

【０００５】しかしながら、亜硝酸塩以外の上記防錆剤
はいずれも、湿式吹付工法において特に酸性物質が共存
する環境下においては、その使用法も含め腐食抑制効果
が示されておらず、実際その有効性、特に再現性は十分
なものではなかった。さらに、酸性スラリーとアルカリ
性スラリーを用いて被覆耐火物を形成する湿式吹付工法
においては、例えば被覆耐火物が主に石膏マトリクスの
ものでは、石膏の硫酸根により対象金属が腐食し、錆色
が現れ美観を損ねたり、場合によっては腐食の進行によ
り被覆耐火物と対象金属との付着力が低下して被覆耐火
物が脱落したり、前記各スラリー又は生成する石膏成分
と反応して着色したり、安定的で再現性のある腐食抑制
効果が得られなかった。また、芳香族カルボン酸塩のみ
或いは芳香族カルボン酸のみでは、安定した再現性が得
られず、防錆効果が著しく変動するという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、従来の金属被覆耐火物における
上記問題を解決するとともに、とくに吹付施工時に酸性
スラリーとアルカリ性スラリーの中和反応と化学反応に
より被覆耐火物が発熱し、その温度が５０℃を超える場
合もあるため、この発熱温度に対して、分解または化学
変化することなく安定して存在し、かつ被覆耐火物の吹
付施工性、耐火性能及び諸物性を損なうことなく、対象
金属に対して優れた腐食抑制効果を示し、さらに品質
（化学組成）的に再現性があり、安定した金属被覆耐火
物用防錆剤及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属被覆耐
火物用防錆剤は、芳香族カルボン酸とアルカリ金属水酸
化物を水溶媒中で加熱添加混合して得た組成物を含むこ
とを特徴とするものである。また、芳香族カルボン酸が
好ましくは芳香族ジカルボン酸であるイソフタル酸、無
水フタル酸又はテレフタル酸であり、アルカリ金属水酸
化物が、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムであるこ
とを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明は、芳香族カルボン酸又はア
ルカリ金属水酸化物のいずれか一方を分散溶解した水溶
液を加熱撹拌しながら、他方を添加混合処理する防錆剤
の製造方法であって、芳香族カルボン酸とアルカリ金属
水酸化物の割合が中和量で、添加混合処理する時の温度
が６５〜１００℃であることを特徴とする前記の金属被
覆耐火物用防錆剤の製造方法である。具体的には、芳香
族カルボン酸を分散溶解した水溶液を所定温度６５〜１
００℃に加熱保持、撹拌しながらほぼ中和量に相当する
アルカリ金属水酸化物を粉末状または水溶液の状態で添
加混合することにより得られ、また或いは、アルカリ金
属水酸化物を分散溶解した水溶液を所定温度６５〜１０
０℃に加熱保持、撹拌しながら、ほぼ中和量に相当する
芳香族カルボン酸を粉末状または水溶液の状態で添加混
合するすることにより得られる金属被覆耐火物用防錆剤
の製造方法である。さらに好ましい水溶液の添加混合時
の温度は７０〜９０℃である。これにより品質的に、化
学組成的に再現性のある安定した金属被覆耐火物用防錆
剤が得られる。さらに本発明は、前記の金属被覆耐火物
用防錆剤をさらに脱水濾過した後、乾燥することを特徴
とする前記の金属被覆耐火物用防錆剤の製造方法であ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。ここでいう金属被覆耐火物とは、具
体的には石灰質原料、石膏、フィラー及び添加剤からな
る主材に加水混合してｐＨ（水素イオン濃度）が７を超
えるアルカリ性スラリーとし、一方、反応性硬化剤に加
水混合してｐＨ（水素イオン濃度）が７未満の酸性スラ
リーとし、前記２種のスラリーを吹付ノズルに定量供給
し、前記吹付ノズルにより(必要に応じて圧縮空気と共
に)前記２種のスラリーを対象金属に混合吹付けし、硬
化させる湿式吹付工法により得られ、その結果、金属被
覆耐火物は２水石膏系または２水石膏−エトリンガイト
系マトリクスからなるものである。

【００１０】また、２水石膏系マトリクスとは、普通の
硫酸カルシウム２水和物を主に含むものを指し、具体的
には配合原料として２水石膏を含むもの、または半水石
膏の水和反応により生成した２水石膏をいう。さらに、
２水石膏−エトリンガイト系マトリクスとは、硫酸カル
シウム２水和物とエトリンガイトを主に含むものを指
し、具体的には前述した２水石膏と、原材料としてエト
リンガイトを含むもの、または石灰質原料（消石灰や生
石灰）と硫酸アルミニウムなどとの化学反応により生成
したエトリンガイトを含むものである。すなわち、２水
石膏を主に含有する金属被覆耐火物を対象としたもので
ある。

【００１１】本発明でいう芳香族カルボン酸は、例えば
芳香族モノカルボン酸の安息香酸、芳香族ジカルボン酸
のフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸又はそれらの
無水物などが挙げられるが、芳香族モノカルボン酸と芳
香族ジカルボン酸では、経済性や防錆効果の点から芳香
族ジカルボン酸が好ましい。また、ここでいう芳香族カ
ルボン酸は、前記の芳香族カルボン酸から選ばれた１種
または２種以上を併用することができるが、実用上、１
種単独で使用することが好ましい。一方、本発明でいう
アルカリ金属水酸化物は、例えば水酸化リチウム、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられるが、経
済性や取り扱い性が簡便な点から水酸化ナトリウムまた
は水酸化カリウムが好ましい。アルカリ金属水酸化物
は、前記のアルカリ金属水酸化物から選ばれた１種また
は２種以上を併用することができるが、実用上、いずれ
か１種単独で使用することが好ましい。

【００１２】芳香族カルボン酸とアルカリ金属水酸化物
の割合すなわちここでいう中和量とは、例えば芳香族カ
ルボン酸が芳香族モノカルボン酸の場合、アルカリ金属
水酸化物／芳香族モノカルボン酸のモル比で、０．８〜
１．１が好ましく、また芳香族カルボン酸が芳香族ジカ
ルボン酸の場合は、アルカリ金属水酸化物／芳香族ジカ
ルボン酸のモル比は、１．８〜２．１が好ましく、結果
として得られた防錆剤水溶液のｐＨが６〜７とすること
が特に好ましい。後述するように乾燥して使用する場合
には保存安定性の点で特に好ましい。

【００１３】本発明の金属被覆耐火物用防錆剤の製造方
法は、例えばアルカリ金属水酸化物を任意の濃度に分散
溶解した水溶液を６５〜１００℃好ましくは７０〜９０
℃に加熱保持し、撹拌しながら芳香族カルボン酸を粉末
状又は所望の濃度に分散溶解した水溶液の状態で添加し
て、反応させることにより所望の金属被覆耐火物用防錆
剤が得られる。あるいは、芳香族カルボン酸を所望の濃
度に分散溶解した水溶液を６５〜１００℃好ましくは７
０〜９０℃に加熱保持し、撹拌しながらアルカリ金属水
酸化物を粉末状又は所望の濃度に分散溶解した水溶液の
状態で添加して、反応させることにより所望の金属被覆
耐火物用防錆剤が得られる。

【００１４】すなわち、添加混合時の温度を前記温度範
囲にすることであり、強制加熱をしなくとも溶解熱など
により前記温度範囲にあればよい。またこのとき、添加
混合する時の分散溶解した水溶液の温度が、６５℃未満
であると防錆効果のバラツキが発生するため好ましくな
い、一方、１００℃を超えると製造作業上の安全性や使
用する設備が限定されることが問題となり、さらに好ま
しい水溶液の温度は７０〜９０℃である。また、さらに
得られた金属被覆耐火物用防錆剤を常法により脱水濾過
し、乾燥してもよく。また、さらに粉砕して粉末状にし
てもよい。

【００１５】本発明で使用するアルカリ金属水酸化物の
水溶液は、任意の濃度にアルカリ金属水酸化物を水に溶
解したものや工業用液体苛性ソーダなどが適当である。
また、溶媒として用いる水量はなるべく少ない方が好ま
しい。水量が多いと添加時又は乾燥時の必要となる熱エ
ネルギーが増加し、経済的に好ましくない。

【００１６】本発明の金属被覆耐火物用防錆剤の化学組
成等については、鋭意解析中であるが、現在のところ詳
細については不明である。ここでいう対象金属とは、鉄
骨建築構造物やプラント等における梁、柱等に使用され
る各種鉄骨、デッキプレート等に使用されている亜鉛鋼
板、壁等の下地に用いられるラスや金網及び取付金物等
の建築に使用されている金属材料をいう。

【００１７】

【実施例】以下、実施例とともに本発明をさらに詳細に
説明する。はじめにアルカリ金属水酸化物の水溶液は、
表１に示すようにアルカリ金属水酸化物として水酸化ナ
トリウム(関東化学製試薬特級)又は水酸化カリウム(関
東化学製試薬特級)を水に固形分濃度が３０質量％にな
るように溶解して調整した。表１に示す条件で実施例１
〜３は、アルカリ金属水酸化物の水溶液を５００ｍｌビ
ーカーに所定量分取し、水浴中で表記載の温度に加熱保
持し、スターラーで撹拌しながら、徐々に粉末状の芳香
族カルボン酸(川崎化成製)を所定量添加混合して、反応
させ、本発明の金属被覆耐火物用防錆剤を得た。

【００１８】また、実施例４は、芳香族カルボン酸を固
形分濃度が４０質量％になるように分散溶解した水溶液
を５００ｍｌビーカーに所定量分取し、水浴中で表記載
の温度に加熱保持し、スターラーで撹拌しながら、徐々
に３０質量％の濃度に溶解したアルカリ金属水酸化物の
水溶液を表記載の所定量添加して、反応させ、本発明の
金属被覆耐火物用防錆剤を得た。実施例１〜４で得られ
た金属被覆耐火物用防錆剤は、品質及び化学組成的にも
大きな変動もなく安定し、再現性のあるものであった。

【００１９】比較例１は、アルカリ金属水酸化物の水溶
液を５００ｍｌビーカーに所定量分取し、水浴中で３０
℃に保持し、スターラーで撹拌しながら、徐々に粉末状
の芳香族カルボン酸(川崎化成製)を所定量添加したの
ち、さらに８５℃まで加熱し、組成物を得た。さらに実
施例２で得られた本発明の金属被覆耐火物用防錆剤及び
比較例１で得られた組成物の一部をそれぞれ濾過し、乾
燥したのち微粉砕して粉末にした。これらについて、そ
れぞれ測定した粉末Ｘ線回折図をそれぞれ図１及び図２
に示した。図１から判るように比較例１とは異なる特有
の回折ピークが認められた。

【００２０】

【表１】

【００２１】さらに、それぞれ金属被覆耐火物の全固形
分に対して、石膏５５質量％、消石灰１５質量％、フィ
ラー及び添加剤１５質量％を乾式混合した後、得られた
乾式混合物に外割で所定量の防錆剤及びアルカリ性スラ
リーの固形分濃度が４０質量％となるように水を加え、
モルタルミキサーで約６分間混練してアルカリ性スラリ
ーとした。このアルカリ性スラリーに、反応性硬化剤と
して硫酸アルミニウムを固形分濃度５０質量％（１８水
塩換算）となるように水に溶解して酸性スラリーとした
ものを、金属被覆耐火物の全固形分に対して１５質量％
（１８水塩換算）加え、さらにモルタルミキサーで約３
分間混練し促進腐食試験用金属被覆耐火物を得た。

【００２２】このとき、得られたアルカリ性スラリーに
ついて、吹付施工におけるポンプ圧送性及び吹付施工性
の指標となる密度及びフロー値を測定し、また促進腐食
試験用金属被覆耐火物の嵩比重を測定し、評価した。さ
らに得られた促進腐食試験用金属被覆耐火物を、円筒形
容器に空隙ができないよう振動を与えながら２リットル
充填した後、表面を研磨、脱脂して試験前の質量（Ｗ
１）を測定しておいた鋼板（３２×１００×３ｍｍ）３
枚を円筒形容器の底部に対して垂直に金属被覆耐火物中
に埋設した。さらに、金属被覆耐火物上におもりを載せ
２０ｇ／ｃｍ^２の面圧をかけた状態とし、容器に所定の
開口部を設けたふたを取り付け、この容器を７５℃に保
たれた乾燥機内に入れ、２０日間の促進腐食試験を行っ
た。その後容器内から鋼板を取り出し、鋼板に生成した
腐食物を取り除いて試験後の質量（Ｗ２）を測定した。
試験前後の鋼板の質量減少量を鋼板の表面積（Ｓ）で除
した値を、促進腐食試験による鋼板の単位面積当たりの
質量減少量（Ｗａ）とした。ここで、促進腐食試験によ
る単位面積当たりの質量減少量とは数１の式で示され
る。また、バラツキ及び再現性については促進腐食試験
を３回繰り返したときの単位面積当たりの質量減少量の
最大値と最小値の差（Ｗａ−Ｒ）で評価した。

【００２３】

【数１】

【００２４】評価試験結果を表２に示した。表から金属
被覆耐火物固形分に対して本発明の金属被覆対す物用防
錆剤を０．５〜３質量％添加することで所望の防錆効果
が得られ、またバラツキ及び再現性についても顕著に向
上した。また、評価試験１から４においてアルカリ性ス
ラリーの密度も０．７２〜０．７４で、フロー値も支障
のない範囲であり、耐火性能を維持するものであった。
表２に記載していないが評価試験５と同条件で行った試
験において芳香族カルボン酸塩(フタル酸ジナトリウム)
のみでは、また防錆効果が著しく変動したり、所望の再
現性が得られなかった。また、評価試験５と同条件で行
った試験において芳香族カルボン酸（無水フタル酸）の
みでは、所望の防錆効果が得られなかった。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】以上のように、特に２水石膏系または２
水石膏−エトリンガイト系マトリクスの金属被覆耐火物
に対して本発明の金属被覆耐火物用防錆剤を適用するこ
とにより、対象金属の腐食に対して腐食抑制効果を示
し、再現性があり、バラツキが少なく、その耐火性能を
損なわず、しかも、品質的に、化学組成的に再現性のあ
る安定した金属被覆耐火物用防錆剤及びその製造方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例２で得られた金属被覆耐火
物用防錆剤の粉末Ｘ線回折図である。

【図２】比較例１で得られた組成物の粉末Ｘ線回折図で
ある。

【符号の説明】

１１、１２、１３、１４、１５、１６ 比較例１と異な
る特有の回折ピーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤 雅史 茨城県石岡市大字柏原６番１号 株式会社 建材技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K062 AA03 BA20 BB06 CA04 CA08 EA02 FA08 GA08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芳香族カルボン酸の水溶液とアルカリ金属
   水酸化物を水溶媒中で加熱添加混合して得た組成物を含
   むことを特徴とする金属被覆耐火物用防錆剤。
2. 【請求項２】芳香族カルボン酸がイソフタル酸、無水フ
   タル酸又はテレフタル酸から選ばれた芳香族ジカルボン
   酸で、アルカリ金属水酸化物が水酸化ナトリウム又は水
   酸化カリウムであることを特徴とする請求項１に記載の
   金属被覆耐火物用防錆剤。
3. 【請求項３】芳香族カルボン酸又はアルカリ金属水酸化
   物のいずれか一方を分散溶解した水溶液を加熱撹拌しな
   がら、他方を添加混合処理する防錆剤の製造方法であっ
   て、芳香族カルボン酸とアルカリ金属水酸化物の添加混
   合割合が中和量で、添加混合処理する時の温度が６５〜
   １００℃であることを特徴とする請求項１又は２のいず
   れかに記載の金属被覆耐火物用防錆剤の製造方法。
4. 【請求項４】添加混合処理する時の温度が、７０〜９０
   ℃であることを特徴とする請求項３に記載の金属被覆耐
   火物用防錆剤の製造方法。
5. 【請求項５】さらに脱水濾過した後、乾燥することを特
   徴とする請求項３又は４に記載の金属被覆耐火物用防錆
   剤の製造方法。