CN100441642C - 船底涂料的涂覆方法 - Google Patents

船底涂料的涂覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂覆船底涂料的方法，更具体地说，本发明涉及以下的涂覆船底涂料的方法，该方法包括：在船底涂覆一种涂覆组合物，该涂覆组合物包含液体型室温固化性有机树脂和基于100重量份的液体型室温固化性有机树脂的10～400重量份的玻璃粉；在涂覆组合物中的树脂发生固化之前，将玻璃珠喷在所述树脂的表面，然后进行固化。本发明的涂覆船底涂料的方法能够有效地防止海洋生物在船底的附着同时提供优异的耐磨性、耐久性、抗冲击性和抗划伤性。此外，该涂层能够容易地构造并且能够减小大型船舶在航行时的表面阻力，提高经济效率。

Description

船底涂料的涂覆方法
技术领域
本发明涉及一种涂覆船底涂料的方法。更具体地，本发明涉及以下所述的涂覆用于船底涂料的涂覆组合物的方法，该方法可以在有效地防止海洋生物在船底的附着的同时，提供优异的分散稳定性、耐磨性、耐久性、抗冲击性和抗划伤性，该涂层可容易地构造，并且能够减小大型船舶的表面阻力。
背景技术
船底始终与海水接触。特别是，对于在海洋中航行的大型船舶的情况，很多污着生物例如甲壳水生动物和海藻会附着于船底并繁殖。这些污着生物会引起流体动力学阻力的增加并导致不良的船况，例如通过破坏船表面的涂层部件恶化船舶的功能。因此，普通船舶的船底需要每年一次或每两年一次重新涂覆。
为了防止海水和淡水中有害的生物的附着和繁殖，以往使用抗污着剂例如氧化铜和有机锡化合物，并且目前正在被广泛地应用。
然而，重金属和有毒元素近来引起了社会问题，例如河流和海洋的污染并且通过鱼类为媒介而危害人类。因此，应当限制将氧化铜和有机锡化合物用作抗污着剂。
日本专利特开昭53-9320号公报和日本专利特开昭55-40608号公报公开了作为非重金属抗污着剂的N-芳基马来酰亚胺化合物。然而，与有机锡化合物比较，该非重金属抗污着剂显示出很差的抗污着效果，而一些具有相对较好的抗污着效果的非重金属抗污着剂存在与在甲壳类动物中残留有关的问题。N-芳基马来酰亚胺还在溶剂中显示出较差的稳定性。此外，由于在将其调配成抗污着涂料的时候，有效成分经常结晶，因此它还显示出较差的储存稳定性。
因此，人们对于具有优异的防海洋附着生物的效果、优异的稳定性和抗甲壳水生动物分散稳定性的用于船底涂料的涂覆组合物有着迫切需求。
发明内容
因此，为了解决在现有技术中涉及的问题，本发明的目的是提供一种涂覆船底涂料的方法和具有通过该方法涂覆的船底的船舶，该方法能够有效地防止包括甲壳水生动物等在内的海洋生物对船底的附着。
本发明的另一目的是提供涂覆船底涂料的方法和具有通过该方法涂覆的船底的船舶，该船底涂料具有优异的耐磨性、耐久性、抗冲击性和抗划伤性，该涂料可容易地构造，可以减小大型船舶的表面阻力，提高经济效率。
为了达到上述目的，根据本发明，提供了一种涂覆船底涂料的方法，该方法包括如下步骤：将涂覆组合物涂覆在船底，该涂覆组合物包含液体型室温固化性有机树脂和基于100重量份液体型室温固化性有机树脂的10～400重量份的玻璃粉；在涂覆组合物中的树脂发生固化之前，将玻璃珠喷在所述树脂的表面上，然后进行固化。
另外，根据本发明，提供了具有通过上述涂覆船底涂料的方法涂覆的船底的船舶。
本发明的涂覆船底涂料的方法能够有效地防止海洋生物在船底的附着，同时提供优异的耐磨性、耐久性、抗冲击性和抗划伤性。此外，该涂层可容易地构造，并且可以减小大型船舶的表面阻力，提高经济效率。
附图说明
本发明的更多的目的和优点可以从结合附图的以下详细说明中得到充分理解：
图1是储存12个月后进行抗污着性能测试的在本发明的实施例2中涂覆的样品的照片。
图2是储存12个月后进行抗污着性能测试的在对比例3中涂覆的样品的照片。
具体实施方式
现在，将详述本发明。
根据本发明，涂覆船底涂料的方法包括如下步骤：在船底涂覆含有液体型室温固化性有机树脂和玻璃粉的涂覆组合物；在所述涂覆组合物中的树脂固化之前，将玻璃珠喷在所述树脂涂层的表面上，然后进行固化。
本发明中使用的液体型室温固化性有机树脂包括在现有技术中使用的树脂，例如环氧类、丙烯酸类、聚氨酯类、醇酸类、聚酯类或聚氯乙烯类树脂。环氧类树脂优选是重均分子量在350～3000范围内的二缩水甘油基型和三缩水甘油基型的非溶剂型或溶剂稀释型环氧树脂。丙烯酸类树脂优选是溶剂型丙烯酸聚氨酯，该溶剂型丙烯酸聚氨酯具有作为主要成分的甲基丙烯酸衍生物；水基丙烯酸水溶胶、乳液非溶剂型丙烯酸类硅烷或者紫外固化性丙烯酸类树脂。醇酸类树脂优选是处于涂料形式的由多元酸和多元醇的酯化物改性的醇酸树脂和由松香、酚、环氧、乙烯基苯乙烯单体、异氰酸酯或硅改性的醇酸树脂。聚氯乙烯类树脂优选是聚氯乙烯型的塑性溶胶液体树脂。
这些树脂作为涂覆组合物的粘合剂而发挥作用，并且提供耐酸性和耐碱性。在一些情况下，固化剂可被用于固化所述树脂。此外，固化加速剂可以被用于控制固化速率。当然，这样的固化剂和固化加速剂的选择由所用树脂的类型和用量决定。
如果液体型室温固化性有机树脂用量过少，其效果不佳。如果其用量过多，玻璃粉的含量将减少，引起强度和整体性能的下降。
本发明所用的玻璃粉可混入树脂中以增加涂覆组合物的粘度。此外，玻璃粉填入固化之后的树脂的孔隙中，借此增强抗冲击性、强度、表面硬度，改善耐磨性、耐久性和抗划伤性。
可以使用各种颗粒形状和粒径的玻璃粉。玻璃粉的颗粒由普通玻璃粉碎得到。只要其组分与树脂相容，对玻璃组合物没有特别限制，可包括A、C、E和耐碱性玻璃粉组合物。具体来说，为了涂覆过程的便利和涂覆特性，玻璃粉优选具有10微米～1毫米的粒径。
基于该组合物中100重量份的树脂固体含量，玻璃粉的含量优选为10～400重量份，更优选为50～100重量份。如果含量小于10重量份，则涂覆组合物的粘度将降低，固化后的收缩和膨胀会增大。如果含量大于400重量份，则粘度过度增加，树脂含量降低，以致降低强度。另外，喷撒和固定在树脂表面的玻璃珠会脱落。
此外，由于本发明的涂覆船底涂料的方法包括了在所述涂覆组合物中的树脂固化之前，在所述树脂表面上喷撒和固定玻璃珠的步骤，本发明所用的玻璃珠可以具有球形或者椭圆形，或者基于这两种形状的任何形状。玻璃珠也可以具有不同粒径的粒度分布或预定粒径。优先使用球形玻璃珠，因为它们会在船底形成小尺寸的突起(凸出)，从而减小涂层的表面阻力。更优先使用具有100微米～3毫米粒径的玻璃珠。如果玻璃珠粒径小于100微米或大于3毫米，防止海洋生物对船底的附着的效果会变差。
优选地，可以对玻璃珠进行疏水化处理以减小涂层的表面张力，从而进一步减少海洋生物的附着。当然，可以通过使用本领域公知的疏水化处理方法之一进行所述疏水化处理。特别是，可以使用例如根据韩国专利申请10-1997-0002024号公开的方法制备的玻璃。
此外，基于涂覆组合物中100重量份的树脂固体含量，玻璃珠用量(虽然没有特别限制)优选为10～200重量份，更优选为50～100重量份。当含量在上述范围内时，在涂覆部件的特性和防止海洋生物的附着方面可以得到最优结果。
此外，只要能够均匀地将玻璃珠喷在树脂表面并牢固地将所喷撒的玻璃珠的一部分埋入树脂同时使一部分玻璃珠突出到树脂外而形成突起，玻璃珠的喷撒方法就没有特别的限制，并且优选包括使用喷嘴或喷撒器的方法。
此外，在本发明的涂覆船底涂料的方法中，涂覆组合物可以进一步包含导电涂料。在这种情况下，涂层的表面张力减小，从而导致对海洋生物的附着的进一步抑制。导电涂料优选为在末端具有极性羧基的藻酸钠或者藻酸钾，并且基于100重量份的树脂固体含量，导电涂料的用量优选为0.1～10重量份。
此外，根据本发明，涂覆组合物可以根据需要包含玻璃纤维。在树脂中玻璃纤维的存在可以增加固化过的涂覆组合物的拉伸强度并防止开裂。玻璃纤维优选是E玻璃组成长玻璃纤维。可以使用耐碱性组成玻璃纤维。
能够用于本发明的玻璃纤维包括直径在10～20微米的玻璃纤维的切割纤维或研磨纤维，它们可以通过将玻璃纤维切割至一定的均一竖直长度或者将玻璃纤维研磨到一定的平均纤维长度而制得。特别是，切割纤维优选切割到大约2～12毫米的纤维长度，研磨纤维优选具有100～300微米的平均纤维长度。考虑到拉伸强度的增强和在树脂浆料中的分散性，优选使用研磨纤维，可以与切割纤维结合使用。
基于组合物中100重量份的树脂固体含量，玻璃纤维的含量优选为1～50重量份。当玻璃纤维的含量在上述范围内时，可以在拉伸强度、耐久性、易处理性方面得到好处。
此外，本发明的船底涂料的涂覆组合物可以进一步包含添加剂，例如填料、颜料、黏弹性调节剂、抗污着辅助剂、增稠剂、防流挂剂等。
此外，根据所述的涂覆船底涂料的方法，考虑到船舶类型、涂层耐久性和经济效率，涂层厚度可以作适当调整，包含固定在树脂表面的玻璃珠在内的涂层的厚度的优选范围为500～7000微米。
此外，根据本发明，提供了具有通过本发明的涂覆船底涂料的方法形成在船底的涂层的船舶。具有根据本发明涂覆的船底的船舶能够有效地防止海洋生物在船底的附着，并且显示出优异的耐磨性、耐久性、抗冲击性和抗划伤性。此外，由于在经涂覆的船底的表面上存在突起，船舶航行时的水阻力显著减小，因此，船舶能够在低燃料和低动力消耗状态下航行，提供了经济的效率。
现在，提出优选实施方案以帮助理解本发明。但是，给出下述实施例只是出于解释的目的，本发明的范围不限于此。
实施例
实施例1
将一千克环氧液体树脂(YD-128，韩国国都化学公司生产)作为室温固化性液体树脂与20克苯甲醇、500克平均粒径为200目且比重为2.54的玻璃粉以及10克颜料在普通混合器中混合，以制各涂覆组合物。在喷砂处理的钢板(15×30×0.2cm)上涂覆聚氨酯底漆并干燥2天。在干燥的样品上涂覆乙烯基封闭漆并干燥1天。在得到的样品上，以约600微米的厚度涂覆所述涂覆组合物，并在固化树脂之前，喷撒平均粒径为1毫米的玻璃珠，然后固化树脂，以便使一部分所喷撒的玻璃珠牢固地嵌入树脂，同时一部分玻璃珠突出到树脂外而形成突起。干燥样品被放置在蔚山(韩国)方鱼津海岸水深1.5米处以检测抗污着性能。计算污着面积占有效测试面积的百分比，并根据下述评价标准进行评估。在此，每隔三个月测定一次抗污着性能。此外，还检测干燥样品的耐磨性能。该测试根据Tabor耐磨测试方法(ASTM(美国材料实验协会)D1044号)进行。根据表1中的评价标准，将显示出最好性能的结果评为5分，将显示出一般性能的结果评为3分，将显示出最差性能的结果评为1分，并且记录十次测试的平均值。结果列于表2。
表1
  小于5％的污着水平   很好
  小于20％的污着水平   好
  小于50％的污着水平   一般
  小于70％的污着水平   差
  被动物生物体污着   很差
实施例2
除了在实施例1的涂覆组合物中使用平均粒径为1毫米的疏水性玻璃以外，实施如实施例1所述的同样过程。该疏水性玻璃为已采用韩国专利申请10-1997-0002042号中提出的疏水化处理方法处理过的玻璃珠。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
实施例3
除了在实施例1的涂覆组合物中使用100克的藻酸钠以外，实施如实施例1所述的同样过程。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
实施例4
除了在实施例1的涂覆组合物中进一步使用50克平均纤维厚度为13.5微米、平均纤维长度为300微米的研磨玻璃纤维以外，实施如实施例1所述的同样过程。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
实施例5
除了在实施例1的涂覆组合物中使用由Jisan Polymer有限公司生产的平均粒径为0.1毫米的玻璃珠以外，实施如实施例1所述的同样过程。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
实施例6
除了在实施例1的涂覆组合物中使用由Jisan Polymer有限公司生产的平均粒径为3毫米的玻璃珠以外，实施如实施例1中所述的同样的过程。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
对比例1
除了在实施例1的涂覆组合物中使用氧化铜替代玻璃粉以制备涂覆组合物以外，实施如实施例1所述的同样过程。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
对比例2
除了使用有机锡化合物替代玻璃粉以制备涂覆组合物以外，实施如实施例1所述的同样过程。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
对比例3
除了使用N-芳基马来酰亚胺化合物替代玻璃粉以制备涂覆组合物以外，实施如实施例1所述的同样过程。根据实施例1所述的方法，检测干燥样品的抗污着性能。结果列于表2。
表2
Figure C20048003035500101
由表2可知，可以注意到本发明的实施例1～6的涂覆船底涂料的方法优于使用传统抗污着剂的对比例1～3的方法。特别是，使用疏水性玻璃的实施例2和使用用于表面处理的藻酸钠的实施例3在此几乎没有在表面上显示出污染物，这表明它们具有很好的抗污着效果。图1是储存12个月后进行抗污着性能测试的在本发明的实施例2中涂覆的样品的照片。图2是储存12个月后进行抗污着性能测试的在对比例3中涂覆的样品的照片。如照片所示，实施例2显示出很好的抗污着效果，而对比例3显示差的抗污着效果。
此外，当所用的玻璃珠的平均粒径稍稍小于规定范围(0.1毫米，实施例5)或者稍稍大于规定范围(3毫米，实施例6)时，虽然与传统的抗污着剂对比依旧显示出很好的抗污着效果，但是一年之后抗污着效果比其他实施例的样品差。因而，需要注意的是为了获得最佳抗污着效果，本发明中所用的玻璃珠应该具有0.1～3毫米的粒径。
工业实用性
根据本发明的涂覆船底涂料的方法，可以有效地防止海洋生物在船底的附着，同时提供优异的耐磨性、耐久性、抗冲击性和抗划伤性。此外，该涂层能够被容易地构造，并减小大型船舶的表面阻力，提高经济效率。

Claims (10)

1.一种涂覆船底涂料的方法，该方法包括如下步骤：在船底涂覆一种涂覆组合物，该涂覆组合物包含液体型室温固化性有机树脂和基于100重量份的液体型室温固化性有机树脂的10～400重量份的玻璃粉；在所述涂覆组合物中的树脂发生固化之前，将玻璃珠喷到所述树脂的表面上，然后进行固化。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述的玻璃珠为经过疏水化处理的玻璃珠。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述的玻璃珠具有100微米～3毫米的粒径。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述的液体型室温固化性有机树脂是至少一种选自由以下物质组成的组中的树脂：环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、聚酯树脂和聚氯乙烯树脂。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述玻璃粉具有10微米～1毫米的粒径。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中，基于100重量份的树脂固体含量，所述涂覆组合物还含有0.1到10重量份的导电涂料。
7.如权利要求1或2所述的方法，其中，基于所述组合物中100重量份的树脂固体含量，所述涂覆组合物还含有1～50重量份的直径在10～20微米的玻璃纤维的切割纤维或者研磨纤维，这些纤维是通过将所述玻璃纤维切割到均一的竖直长度或者将玻璃纤维粉碎到平均纤维长度而制得的。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述涂覆组合物还包含选自由以下物质组成的组中的至少一种添加剂：填料、颜料、黏弹性调节剂、抗污着辅助剂、增稠剂、防流挂剂。
9.如权利要求1所述的方法，其中，通过在船底喷涂和固化而形成并包含玻璃珠的涂层具有500～7000微米的厚度。
10.一种具有经涂覆的船底的船舶，所述船底由权利要求1～9中的任一项所述的涂覆船底涂料的方法涂覆。
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