JP2004238454A

JP2004238454A - 塗料添加剤及び同添加剤を含有する塗料

Info

Publication number: JP2004238454A
Application number: JP2003027981A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Arino; 有野豊彦
Original assignee: WAKO KOSAN KK
Current assignee: WAKO KOSAN KK
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【目的】海洋環境に悪影響を及ぼすことなく、海洋生物の付着防止効果を発揮し、また遮熱断熱防菌効果にも優れ、燃料費や冷暖房費も削減できる防汚防菌遮熱断熱性に優れた塗料添加剤及び塗料を提供する。
【解決手段】添加剤の全重量に関して、稀土石から選択される少なくとも一種２０〜５０％、電気石５％〜２０％、ジルコン石、シラスバルーン二種混合３０％〜６０％混合してなるもので、添加剤の粒子径は、望ましくは１〜１５μｍの範囲内とされる。また、かかる添加剤を含む塗料は、更に、シラスバルーン等の微小中空真空セラミック球体を追加添加することが考えられ、その微小中空セラミック球体の粒径は望ましくは５〜１００μｍの範囲である。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、船舶の船底や建物などに用いられる塗料添加剤および同添加剤を含有する塗料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１及び２には、いずれも船舶に海洋生物が付着するのを防止するための船舶用塗料に添加される添加剤とその添加剤を含む塗料が開示されている。
【０００３】
これらのうち、特許文献１の発明は、常時マイナスイオンを放出する所定粒径のモナズ石粉体と電気石との混合物を添加剤の主成分とするものである。
【０００４】
他方、特許文献２の発明は、バストネス石、モナズ石及び中国複雑鉱から選択される少なくとも一種、電気石及びジルコン石を添加剤の主成分とするものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９８９６５号公報
【特許文献２】特開２００２−８０３１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、地球環境問題で、海洋に悪影響を与える環境ホルモン問題、地球温暖化防止のためＣＯ２排出量削減など、地球規模で省エネルギーが叫ばれている。
【０００７】
船舶においては、船底にフジツボ類、貝類、海草類等の海洋生物が付着すると、航行に対する摩擦抵抗が大きく、燃料費が増大し、冷却水の吸入口を塞ぐことによる取水減少によってエンジントラブルの原因となるなど種々の弊害を生ずる。
【０００８】
このように、フジツボ類や貝類が付着すると海水に対する抵抗が増大してトップスピードが落ち、船の燃費が悪くなるので、小型漁船などにおいては年間に１〜３回程度、付着した海洋生物の清掃作業および塗装作業が必要になり、結果的に船舶や構造物の定期的な補修に要する労力および費用が増大する。
【０００９】
このような海洋生物の付着を防止するため従来から、船底塗料を溶出させて付着を防止する、加水分解型の塗料や自己研磨型の塗料で船底の塗装が行われている。
【００１０】
また、これらの塗料で使用されている有機スズ重合体や有機重金属塩（環境ホルモン）が海中に溶出して海洋生物に悪影響を与えるという不都合があり、先進国では２００３年よりほとんど使用禁止となっている。
【００１１】
上記特許文献１および２の発明は、かかる従来型塗料の欠点を解消しようとしてなされたものであり、いずれも、セラミックによるマイナスイオンの発生によって、海洋生物の付着を防止しようとするものであるが、セラミックスの成分及び配合比率、混合塗料の選択が、研究段階で、付着に対する防汚効果が必ずしも十分とは言えなかった。
【００１２】
船舶、タンカーおいては、液化石油などの運搬物を一定の温度を保持して運搬しないと、液化石油がゲル化して陸揚げができないため余熱を行なって運搬、ボイラー用燃料費用の経費もばかにならない。船体を遮熱断熱保温出来ることが燃料費削減のポイントである。
【００１３】
また、建物建築用の防カビ防菌塗料の多くは、カビなどが増殖する原因となる結露防止、水分湿気を防ぐ効果を有するものは見あたらなかった。
【００１４】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、海洋環境に悪影響を及ぼすことなく、海洋生物の付着防止効果を発揮し、また遮熱断熱防菌効果にも優れ、燃料費や冷暖房費も削減できる防汚防菌遮熱断熱性に優れた塗料添加剤と塗料を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために実験を重ねた結果、添加剤の配合比は全重量に関して、稀土類、バストネス石、モナズ石から選択される少なくとも一種２０〜５０％、電気石５％〜２０％、ジルコン石、シラスバルーン二種混合３０％〜６０％を混合したもので、これにより、改善された海洋生物の付着防止効果と、防菌及び断熱効果が得られることを見出すに到ったものである。
【００１６】
望ましくは、上記添加剤の粒子径は、１〜２５μｍの範囲内にあることを特徴とするものが得られる。
【００１７】
同じく、上記添加剤は、稀土類、バストネス石、モナズ石少なくとも一種４０％、電気石１０％、ジルコン石、シラスバルーン２種混合５０％でなることを特徴とするものが好適に用いられる。。
【００１８】
また、本発明の塗料は、上記の構成からなるセラミックス添加剤を含有するものであり、その場合に、当該塗料に塗料重量比の８％の添加剤を添加してなるものが好適に用いられる。
【００１９】
さらに、本発明の塗料は、より遮熱断熱効果を高めるためシラスバルーン等の微小中空真空セラミック球体を追加添加した塗料であって、その微小中空セラミック球体の粒径は５〜１００μｍの範囲であるものが望ましい。
【００２０】
稀土類鉱石、希有元素類を含む鉱物とその他混合物の中で、マイナスイオン放出を励起している鉱石として最も好ましくは、モナズ石、バストネス石２種で、他の稀土類鉱石は、人体等に影響を及ぼす放射線を放射する。他の稀土類鉱石は適当ではない。モナズ石、バストネス石は人体等に悪影響を及ぼさないとされる１．０μＳｖ／ｈｒ以下の極微弱な放射線を放射している。
【００２１】
モナズ石、バストネス石に、遠赤外線を発生するセラミックス鉱石またトルマリン石と混合すると、マイナスイオン放出を増幅する。防汚効果、防菌効果を落とさずに、放射量の削減実験検証において、稀土類鉱石の配合比を減少させ、より効果を上げることが出来た。上記混合比を大きく外れると効果が落ちた。
【００２２】
電気石は、トーマリンやトルマリン（ｔｏｕｒｍａｌｉｎｅ）と言われるシクロケイ酸塩鉱石で、化学組成はＮａＦｅ２＋３Ａｌ６（ＢＯ）３Ｓｉ６Ｏ１８（ＯＨ）４である。電気石の種類は、リチア電気石（Ｅｌｂａｉｔｅ）、苦土電気石（Ｄｒａｖｉｔｅ）、鉄電気石（Ｓｃｈｏｒｌ）の３種類がある。本発明においては、鉄電気石を使用することが特に好ましい。
【００２３】
この電気石は、ピエゾ電気と言われる特性を有し、永久的に電子を流し続けている。トルマリンの結晶の両端にプラス極とマイナス極が自発的に生じ、このマイナス電極に蓄えられた吸着作用（帯電）電子は、水に接触すると瞬間的に放電され、水分子はＨ＋・ＯＨ−に分解される（反発作用）。プラスイオンのＨ＋は、トルマリン鉱石のマイナス極に引付けられ、そこから放出される電子と結合／中和して水素原子となり、水素ガスとして空気中に放出される。一方、マイナスイオンのＯＨ−は、周囲の水分子と結合してヒドロキシルイオンＨ３Ｏ２と呼ばれる界面活性物質に変化して、金属表面に吸着して水系を還元雰囲気状態に保ちその結果、水中の有機物は酸化が抑制され金属のさびの発生を防ぎ、さびの成長を止める防錆効果がある。もうひとつの効果は還元雰囲気状態に保ちその結果、水中に溶解する炭酸ガス量も減少し、光合成が抑制され藻類の成長がおさえられ防汚効果も期待できる。実験検証結果の上記の配合比がもっとも適当、これより大きく外れると効果が落ちた。
【００２４】
ジルコン石は主成分であるジルコニウムはチタン族元素の一つで、化学組成はＺｒ（ＳｉＯ４）である。本発明の添加剤にジルコン石を使用するのは、稀土類石に遠赤外線を発生するジルコン石を混合することにより、稀土類石の励起促進作用の状態を維持して、プラスイオン抑制、マイナスイオンを多量に放出する。遠赤外線を発生し水を活性化させ腐食防止作用もあり、実験検証で上記の配合比が適当、これより大きく外れると効果が落ちた。
【００２５】
シラスバルーン（微細中空ガラス球）成分はＳｉＯ２（７０〜７７％）ＡＬ２Ｏ３（１２〜１７％）Ｆｅ２Ｏ３（１〜３％）Ｎａ２Ｏ（２〜４％）他、独立気泡を有した粉末状で、比重が小さく吸湿量が小さい。不燃性で軟化点が高く、耐火・遮熱断熱性に優れており混合性・流動性がよい。本発明の添加剤にシラスバルーンを使用するのは、遮熱断熱保温機能が高いので、塗膜に微細中空ガラス球して残ることで、建築物の冷暖房費削減、船舶の余熱ボイラーなどの燃料費削減などが期待できる。実験検証結果、上記の配合比が適当、しかし断熱性をより高める場合、シラスバルーンの追加添加は考慮できる。
【００２６】
【発明の実施形態】
この発明の実施形態を以下の実施例に基づいて説明する
（実施例１）本発明の実施例１に基づく塗料用添加剤を以下の手法に基いて作成した。まず、添加剤の全重量に関して、モナズ石４０％、電気石１０％、ジルコン石シラスバルーン２種混合５０％の粉末を測量した。次いで、添加剤の平均粒子径が約５μｍ程度になるようにこれらの粉末を混合粉砕して本実施例の塗料用添加剤とした。
【００２７】
この添加剤を塩化ゴム系防錆塗料に所定量添加し、十分に攪拌して本実施例の塗料を得た。上記添加剤の含有量は、塗料の重量に関して８％である。
【００２８】
試験片としては、鉄板の両面に従来法によりプライマー処理を施した。次いで、本実施例の塗料をさらに塗布した。この時、塗膜表面からのマイナスイオンの発生量は、平均で１４３００／ｃｍ３であった。
【００２９】
尚、同じ形状の鉄板を使用して、海洋生物の付着状態について調査した。本実施例の塗料を塗布した鉄板には海洋生物の付着ともに観察されなかった。一方、比較例の鉄板には、ほぼ全面にわたって青さが付着し、フジツボや貝類の付着も観察された。
【００３０】
また、本実施例の添加剤を含有する塗料を鋼船の船底表面に塗布し、約１年間海洋で使用した後、海洋生物の付着状態について調査した。この時、本実施例の塗膜表面からのマイナスイオンの発生量は、平均で１３４４０／ｃｍ３であった。検証の結果、一部に藻類の付着が観察されたものの貝類の付着はなかった。
【００３１】
（実施例２）本発明の実施例２に基づく塗料用添加剤を以下の手法に基いて作成した。まず添加剤の全重量に関して稀土石、モナズ石４０％、電気石１０％、ジルコン石シラスバルーン２種混合５０％となるように粉末を測量した。
【００３２】
次いで、添加剤の平均粒子径が約５μｍ程度になるようにこれらの粉末を混合粉砕して本実施例の塗料用添加剤とした。この添加剤を塩化ゴム系防汚塗料に所定量添加し、十分に攪拌して本実施例の塗料を得た。上記添加剤の含有量は、塗料の重量に関して８％である。
【００３３】
試験片としては、実施例１と同様の鉄板を使用し、鉄板の両面に従来法によりプライマー処理を施した。次いで、この下地被膜上に本実施例の塗料をさらに塗布した。この時、塗膜表面からのマイナスイオンの発生量は、平均で１２０５０／ｃｍ３であった。
【００３４】
なお、同じ形状の鉄板を使用して、防錆塗料を３回重ね塗りし、本実施例の塗料を塗布しないものを比較例として採用した。
【００３５】
これらの鉄板を海面から１ｍの深さの位置に１年間浸静保持した後、海洋生物の付着状態について調査した。本実施例の塗料を塗布した鉄板には海洋生物の付着ともに観察されなかった。一方、比較例の鉄板には、ほぼ全面にわたって青さが付着し、貝類の付着も観察された。
【００３６】
（実施例３）本発明の実施例３に基づく塗料用添加剤を以下の手法に基いて作成した。まず、添加剤の全重量に関して、モナズ石４０％、電気石１０％、ジルコン石シラスバルーン２種混合５０％の粉末を測量した。次いで、添加剤の平均粒子径が約５μｍ程度になるようにこれらの粉末を混合して本実施例の添加剤とした。
【００３７】
パンをふたつのシャーレに入れ添加剤無しと、添加剤入りに分け、１日１回両方に霧吹きで水をかけた。
【００３８】
実験開始日より１０日ほどで、添加剤なしのパンのほうに、カビが発生してきた。添加剤入りは変化無し。さらに２日経過し、添加剤無しのパンの方にはカビが増殖。添加剤入りのほうには、ほとんど変化がなかった。これにより防カビ、防菌効果が確認できた。
【００３９】
（実施例４）本発明の実施例４に基づく塗料用添加剤を以下の手法に基いて作成した。まず、添加剤の全重量に関して、モナズ石４０％、電気石１０％、ジルコン、シラスバルーン５０％混合の粉末を測量した。次いで、添加剤の平均粒子径が約１５μｍ程度になるようにこれらの粉末を混合して本実施例の塗料添加剤とした。
【００４０】
コンクリートブロックモルタル仕上げ壁に、塩化ゴム塗料に本添加剤を２５％添加し、添加した塗料と、未添加の塗料で塗られた外壁と、内壁の表面温度を７月の晴れた日に朝から夕方まで１日測定した。
【００４１】
図１は、この実験における外壁表面温度の測定結果のグラフであり、日照により５０度以上に達した未添加塗料塗装に比べて、添加剤入り塗装した面は３０度程度に抑えられている。
【００４２】
一方、図２で示すように、内壁面の温度についても、未添加塗装面の内壁温度が外壁の温度上昇とともに上がるのに対し、添加塗料面でははるかに低く抑えられています。これらはセラミックス添加剤がが太陽の放射熱を反射し散逸しているためで、添加塗装面の温度上昇は、気温上昇によるものと考えられる。
【００４３】
このようにセラミックス添加塗料による塗装で熱の伝導がカットされ、冷暖房費の節減、省エネに十分効果を発揮するものと期待される。一方、冬は内壁セラミックス添加塗料を塗装することで室内からの熱喪失を防ぎ、暖房の稼動を抑えることが可能である。
【発明の効果】
以上のように、本発明の添加剤及び塗料は、船底塗料に添加して、マイナスイオンを発生させるセラミックスとその配合割合を上記のように設定することにより、海洋生物の付着を、海洋環境に悪影響を与えず効率的に抑制することができ、船舶の海洋生物の付着による航行スピードダウンを防ぐことで、省燃費に貢献できる。また、有機スズ重合体を含まないから環境に影響を及ぼすおそれがない。
【００４４】
また、本発明では、遮熱断熱保温ができるシラスバルーン等の微小中空真空セラミック球体を混合することにより、建築物構造物の内外面の温度変化による結露を防止でき、カビが好む水分湿気を予防でき、カビの増殖が防げる、またマイナスイオン抗菌効果による防カビ防菌効果が得られ、その結果、カビ汚れなどによる塗料の塗り替えも少なくなり塗料寿命が長くなる。また遮熱断熱により冷暖房費なども削減でき地球環境問題のＣＯ２排出量の削減にも貢献できる。
【００４５】
船舶においてはタンカー船では、液体燃料、原油などの運搬物がゲル化しないように余熱をかけて運行することが行われているが、上記のような遮熱断熱効果によって余熱費用の燃料費を節約できることになる。
【００４６】
更に、本発明の塗料若しくは本発明の添加剤を含有する船底塗料は不溶解マトリックスタイプ（塗料が溶け出さないタイプ）が基本で、塗膜の溶出によって付着生物を落とすものではないから、有機スズ重合体を含むような、塗料自体の溶出による海洋環境の汚染を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例４における外壁表面温度の測定結果の１日の変化を示すグラフである。
【図２】同じく内壁表面温度の測定結果の１日の変化を示すグラフである。

Claims

添加剤の全重量に関して、稀土類鉱石、バストネス石、モナズ石から選択される少なくとも一種２０〜５０％、電気石５％〜２０％、ジルコン石、シラスバルーン二種混合３０％〜６０％を混合して常時マイナスイオンを放出することを特徴とする塗料添加剤。
上記添加剤の粒子径は、１〜１５μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の塗料添加剤。
上記添加剤は、稀土類鉱石、バストネス石、モナズ石少なくとも一種４０％、電気石１０％、ジルコン石、シラスバルーン二種混合５０％でなることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の塗料添加剤。
請求項１〜３のいずれかに記載の添加剤を含有する塗料。
上記添加剤の添加量は、塗料重量比で６〜２５％であることを特徴とする請求項４に記載の塗料。
シラスバルーン等の微小中空真空セラミック球体を追加添加した請求項４又は５の塗料であって、その微小中空セラミック球体の粒径は５〜１００μｍの範囲である塗料。