株式會社橫河橋樑（千葉縣船橋市）、神戶大學以及東亞合成株式會社（東京都港區）合作開發出了一種新型貼布，在橋樑翻新塗裝工程中將其粘貼到嚴重鏽蝕部位再撕下，即可去除導致鏽蝕的根源——氯離子。這種貼布透過簡單的施工即可防止因鹽分殘留而導致塗裝再次劣化，因而有望縮短工期。神戶大學的水畑穰教授（無機材料化學專業）從醫用膏藥上獲得靈感，並正在探討這種貼布的產品化。
橫河橋樑和神戶大學研發、東亞合成試製的防鏽貼布。這種貼布與市售的醫用膏藥一樣，由不織布和凝膠材料製成（供圖：橫河橋樑）
從事橋樑製造等業務的河橋樑控股綜合技術研究所橋樑工程課課長助理前田諭志介紹稱，爲了防止由鐵等材料製成的橋樑部件腐蝕，標準上需要每隔20～30年定期翻新塗裝。然而，空氣中含有大量鹽分的沿海地區的橋樑，以及冬季爲防寒噴灑防凍劑的寒冷地區的橋樑，或是橋樑中容易積水的橋樑梁桁部位，均比較容易產生鏽蝕。如果在未充分去除鹽分的情況下重新塗裝，則會很快再次發生腐蝕。
爲此，在翻新塗裝時，使用高壓水沖洗是有效的手段，但在一些排水處理困難的地方，會使用噴灑鐵粉以削去鏽蝕表面的「噴砂處理」來去除導致鏽蝕的氯離子。然而，這種方法需要反復操作，既費時又費錢。
翻新塗裝後很快發生再腐蝕的橋樑鋼梁下側的邊沿端部（Flange）（供圖：橫河橋樑）
日本經濟高速增長期建造的鋼製橋樑的風化作用日益成爲社會問題，橫河橋樑於2018年前後針對「製作出比傳統防鏽處理劑貼膜更簡易、效果更持久的防鏽貼布」問題，諮詢了神戶大學研究生院工學研究科應用化學專業的水畑教授。傳統薄膜中所含的物質雖然可以防鏽，但無法去除鏽蝕根源的氯離子。考慮到需要用液體浸潤的柔軟凝膠來填充鏽蝕表面的凹凸不平，水畑教授萌生了類似膏藥的思路。
水畑教授透過與化學製品製造商東亞合成進行的另一個共同研究，獲得了膏藥材料，製成了具有防鏽作用的一種含亞硝酸根離子的凝膠材料和一種含亞硝酸根離子和具有離子交換功能的層狀復合氫氧化物（LDH）的凝膠材料。將兩種凝膠材料粘貼在從實際生鏽的橋樑主樑上切割下來並經過噴砂處理的橋樑梁桁鏽蝕部位，觀察剝離後的變化發現，粘貼處一個月左右都未出現鏽蝕。
右起依次爲含亞硝酸根離子和層狀復合氫氧化物（LDH）的凝膠材料、將只含亞硝酸根離子的凝膠材料粘貼在橋樑主樑隔板材上的情景，最左側爲對照部分（照片上）。從撕下凝膠材料的第0天（照片中）到第39天（照片下），只有對照的部分板材生鏽（供圖：橫河橋樑）
新型貼布與傳統貼布的不同之處在於，撕下防鏽貼布時可以同時去除氯離子。由於新型貼布含有具有陰離子交換功能的層狀復合氫氧化物，水中的氯離子透過擴散機制從鏽蝕附近移向凝膠内部，撕下貼布時，氯離子便隨凝膠一同被去除。鋼板上則會殘留亞硝酸離子，進一步強化防鏽效果。
脫鹽效果原理：施工前，氯離子（紅點）會在鋼板表面產生鏽蝕。粘貼防鏽貼後，氯離子透過擴散與凝膠中的亞硝酸根離子（藍點）交換，撕下貼布時氯離子與凝膠一起被去除（供圖：橫河橋樑）
東亞合成對開發的貼布進行了反複試制，並將其性能改進到在某些情況下比水洗更能減量板材表面的鹽分（供圖：橫河橋樑）
研究團隊正在探討將新開發貼布的產品化，未來還將進行試驗施工，以確定其在實際工地使用的便捷性和合適尺寸。前田課長助理表示：「該技術是以防止橋樑鏽蝕爲目標開發的，但它似乎在廠房等建築物的防鏽方面也有需求。我很期待該技術能夠得到普及。」
9月5日，該研究成果已在日本東北大學召開的第79屆土木學會全國大會尾牙學術演講會上發表。
日文：JST Science Portal 編輯部
中文：JST客觀日本編輯部
