JP2584180B2

JP2584180B2 - 生物付着防止管の製造方法

Info

Publication number: JP2584180B2
Application number: JP5049572A
Authority: JP
Inventors: 俊二井上
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPH06265058A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ふじつぼ、紫い貝、藻
類のような海生物の付着を防止する機能をもつ生物付着
防止管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海水に接触している海洋構造体は、海水
中の海生物が付着するなどの汚損に曝されているため、
外観が損なわれたり、その構造体本来の機能が発揮でき
なくなることがある。例えば船舶の場合、船体の底面等
への海生物の付着により抵抗が増加して船体の推進速度
が低下する。また火力発電所の場合、海水の取水ピット
に海生物が付着すると、冷却媒体である海水の流通障害
が発生し、発電を停止せざるを得ない事態に至ることが
ある。

【０００３】このため、従来から海生物の付着を防止す
る技術が研究されているが、そのうち現在実用化されて
いる海生物付着防止技術の一つは、亜酸化銅あるいは有
機スズを含有する塗料を海洋構造体の海水との接触面に
塗布する方法である。また、特開昭６０−２０９５０５
号公報には、銅または銅合金からなる板の一面にプライ
マー層を設け、その上に粘着材層を形成した生物付着防
止用粘着体が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の塗料を用いた防汚方法によると、塗料を厚塗りし
たとしても有効な塗料は表層のみのため、顕著な防汚効
果を発揮する寿命は長くても１年程度であり、毎年塗布
し直す等の煩雑なメンテナンス作業が必要となる。

【０００５】また特開昭６０−２０９５０５号公報に示
される海生物付着防止体は、銅または銅−ニッケル（Ｃ
ｕ−Ｎｉ）合金であり、その材質が耐食性および防汚性
能の点で劣る。本発明者の長年の実験研究によると、各
種金属または合金のうち特定のベリリウム銅合金を海洋
構造体に使用すると、極めて優れた防汚効果を得ること
ができることが判明した。これは、ベリリウムイオンが
銅イオンと相乗的に作用し、海生物に対して大きな忌避
効果を発揮し、また海生物の付着、および繁殖を防止す
るためと推定される。ベリリウム銅合金は、防汚機能の
発揮効果と銅イオン溶出の持続作用とを有することが本
発明者によって見出された。

【０００６】本発明の目的は、耐久性に優れ、メンテナ
ンスの必要がなく、また毒性がなく、海生物の付着およ
び繁殖を効果的に防止する生物付着防止管の簡単な製造
方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明第１発明による生物付着防止管の製造方法は、
請求項１に記載したように、銅合金の薄板を螺旋状に巻
き内管を形成し、この内管の外周に電気絶縁性の第１の
樹脂層を形成し、得られた管体を傾斜して複数片の切断
部材に切断し、切断された複数の切断部材の端面同志を
対向させて接合し、接合された複数の切断部材の外周に
第２の樹脂層を形成することを特徴とする。

【０００８】前記課題を解決するための本発明第２発明
による生物付着防止管の製造方法は、請求項３に記載し
たように、芯棒の外周に銅合金の薄板を螺旋状に巻き、
この薄板の外周に電気絶縁性の第１の樹脂層を形成し、
しかる後、前記芯棒を抜き、得られた管体を傾斜して複
数片の切断部材に切断し、切断された複数の切断部材の
端面同志を対向させて接合し、接合された複数の切断部
材の外周に第２の樹脂層を形成することを特徴とする。

【０００９】前記課題を解決するための本発明第３発明
による生物付着防止管の製造方法は、請求項５に記載し
たように、銅合金の帯状薄板を螺旋状に巻き、隣り合う
帯状薄板の側部同志が螺旋軸方向に移動しないように凸
部と凹部で嵌合し、しかる後、帯状薄板の外周に電気絶
縁性の第１の樹脂層を形成し、得られた管体を複数片の
切断部材に切断し、切断された複数の切断部材の端面同
志を対向させて接合し、接合された複数の切断部材の外
周に第２の樹脂層を形成する。

【００１０】前記第１、２、３の発明における銅合金
は、ベリリウムを含んでも含まなくともよいが、好まし
くはベリリウム銅合金を用いるのが良い。ベリリウム銅
合金を用いる場合、銅を主成分とし、ベリリウムの含有
率が０．２〜２．８重量％であり、Ｂｅ−Ｃｕ合金、Ｂ
ｅ−Ｃｏ−Ｃｕ合金、Ｂｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｃｕ合金また
はＢｅ−Ｎｉ−Ｃｕ合金からの群から選ばれるいずれか
１種であることが好ましい。

【００１１】前記銅合金の組成は、例えばＢｅ：
０．２〜１．０重量％、Ｃｏ：２．４〜２．７重量％、
残部Ｃｕおよび不可避不純物、Ｂｅ：０．２〜１．０
重量％、Ｎｉ：１．４〜２．２重量％、残部Ｃｕおよび
不可避不純物、Ｂｅ：１．０〜２．０重量％、Ｃｏ：
０．２〜０．６重量％、残部Ｃｕおよび不可避不純物、
Ｂｅ：１．６〜２．８重量％、Ｃｏ：０．４〜１．０
重量％、Ｓｉ：０．２〜０．３５重量％、残部Ｃｕおよ
び不可避不純物等である。

【００１２】前記銅合金中に選択的に含有されるベリリ
ウム、コバルト、ニッケル、シリコンの含有率は、それ
ぞれ次の範囲が望ましい。ベリリウム（Ｂｅ）：０．２〜２．８重量％コバルト（Ｃｏ）：０．２〜２．７重量％ニッケル（Ｎｉ）：１．４〜２．２重量％シリコン（Ｓｉ）：０．２〜０．３５重量％前記各元素の添加目的、添加範囲の上限および下限の限
定理由は、次のとおりである。

【００１３】ベリリウム（Ｂｅ）：０．２〜２．８重量％Ｂｅを添加するのは、海水中に生物付着防止体を浸漬
したとき、Ｂｅを溶出させて生物付着防止効果を発揮さ
せ、銅合金の強度、耐食性等の特性を向上し、熱処
理性、結晶粒度調整等の製造性を向上し、また、成形
加工性、および鋳造性を向上するためである。Ｂｅが
０．２重量％未満では前記〜の効果が十分に発揮さ
れない。Ｂｅが２．８重量％を超えると、展伸加工性が
低下し、経済的にも高価になる。

【００１４】コバルト（Ｃｏ）：０．２〜２．７重量％Ｃｏを添加するのは、微細なＣｏＢｅ化合物を形成して
合金中に分散して機械的特性、および熱処理性、結晶粒
度調整等の製造性を向上するためである。Ｃｏが０．２
重量％未満であると、前記効果が十分に発揮されない。
Ｃｏが２．７重量％を超えると、湯流れ性が低下し、前
記特性はほとんど向上しないし、経済的に高価になるか
らである。

【００１５】ニッケル（Ｎｉ）：１．４〜２．２重量％Ｎｉを添加するのは、微細なＮｉＢｅ化合物を形成して
合金中に分散して機械的特性、および熱処理性、結晶粒
度調整等の製造性を向上するためである。Ｎｉが１．４
重量％未満であると、前記効果が十分に発揮されない。
Ｎｉが２．２重量％を超えると湯流れ性が低下し、前記
特性はほとんど向上しないし、経済的に高価になるから
である。

【００１６】シリコン（Ｓｉ）：０．２〜０．３５重量％Ｓｉを添加するのは、銅合金の湯流れ性を向上するため
に添加する。Ｓｉが０．２重量％未満では、その効果が
十分に発揮されず、Ｓｉが０．３５重量％を超えると合
金が脆くなり、靱性が低下する。本発明者による長年の
実験研究の結果、前述したように、ベリリウム銅合金
は、防汚機能（生物付着防止機能）の発揮効果と、銅イ
オンの溶出の持続作用とを有することが判明した。この
防汚機能の発揮効果と、銅イオンの溶出の持続作用を詳
述すると、次のとおりである。

【００１７】防汚機能の発揮効果ベリリウム、銅、ニッケルのイオン化傾向は、Ｂｅ＞Ｎ
ｉ＞Ｃｕであることが文献より知られており、左側の元
素の方が溶出しやすいことを示している。ベリリウム銅
の場合、ベリリウムが先に溶出し局部電池を形成し電流
効果により生物付着防止効果を発揮するとともに、ベリ
リウムイオンは内部酸化という酸化形態を取る。この内
部酸化は、例えば図２に示すように、内部にＢｅＯ皮膜
を形成するが、このＢｅＯ皮膜が多孔質のため、表面に
Ｃｕ₂ Ｏ＋ＢｅＯを形成すべく銅の溶出を許容する。こ
の銅イオンの海水への溶出により防汚機能が発揮される
ものと考えられる。

【００１８】銅イオン溶出の持続作用前記の防汚機能の発揮効果は、銅イオンを溶出する持
続作用がある。すなわち、ベリリウム銅は防汚機能を止
むこと無く持続する作用がある。海水に接触するベリリ
ウム銅は、その表面に緻密な表面酸化物（Ｃｕ₂ Ｏ）が
形成されるが、その表面酸化物の下層には、図２に示す
ように、多孔質のＢｅＯの内部酸化物の皮膜が形成され
る。そのため、海水中への銅の溶出が維持されるととも
に、酸化によりこの皮膜が体積増加する。この皮膜の体
積増加量がある程度の量になると、表面の酸化皮膜が多
孔質の内部酸化物層との間で剥離する。このため、電気
化学作用と銅の溶出が長期間維持されると考えられる。

【００１９】さらに、ベリリウム銅が発生する銅イオン
溶出の持続作用については、ベリリウム銅とキュープロ
ニッケルとを対比すると、図４に示す模式図を用いて次
のように説明される。図４に示すように、ベリリウム銅
（ＢｅＣｕ）は腐食生成物（酸化物）の厚さがある厚さ
になると、この腐蝕生成物が剥離する。すると、ベリリ
ウム銅合金の表面が現われ、再び腐食の進行とともに腐
蝕生成物の厚さが増大する。そして、再び腐蝕生成物が
ある厚さになると剥離する、ということが繰り返され
る。一方、銅イオンの溶出は腐食生成物の厚さが増すと
阻害されるため次第に低下する。しかし、前述のように
腐食生成物が剥離すると、合金表面が現われるためイオ
ン溶出量は増大する。したがって、銅イオン溶出の増大
と低下が繰り返される。

【００２０】本発明の実施例のベリリウム銅では、酸化
皮膜の剥離によって銅イオンの溶出持続作用がある。こ
の結果、ベリリウム銅の表面に付着する海生物の量が少
量であるか、あるいはほとんど付着しない。これに対
し、図３に示すように、比較例のキュープロニッケル
（ＣｕＮｉ）の場合、ある程度の経年によって表面層に
緻密な酸化ニッケルＮｉＯ₂ または酸化銅Ｃｕ₂ Ｏが形
成されることで、図４に示すように、銅イオンの溶出が
抑制されるからである。これは、イオン化傾向（Ｂｅ＞
Ｎｉ＞Ｃｕ）に従えば、キュープロニッケルの場合、ニ
ッケル（Ｎｉ）が優先的に溶出して局部電池を形成する
と考えられ、図３のように表面に緻密な酸化物を形成す
ることによる。そのため、図４に示すように、キュープ
ロニッケルの場合、腐食生成物の厚さは初期に時間とと
もに増大するが、次第に腐蝕生成物の成長速度は遅くな
る。それとともに銅イオンの溶出量はしだいに低下す
る。しかもキュープロニッケルでは腐食生成物の剥離が
ベリリウム銅ほど容易には起こらない。このため、イオ
ンの溶出量は低レベルのままとなり、防汚効果が減退す
る。

【００２１】なお、ベリリウム銅合金にこのような顕著
な前記防汚機能の発揮効果と銅イオン溶出の持続作用が
あることが判明したのは、本発明者が初めて見出したも
のであり、この点に言及したり指摘したりした従来の文
献を本発明者は知らない。実用的なベリリウム銅合金と
しては、ベリリウムの含有率が０．２〜０．６重量％の
１１合金やベリリウムの含有率が１．８〜２．０重量％
の２５合金等々の各種のものがＪＩＳで規定されている
が、防汚効果の点ではベリリウムの含有率が１．６％以
上のものが好ましい。ベリリウムの含有率が２．８％を
越えると、銅にベリリウムがそれ以上固溶しなくなるた
め、防汚効果は優れるものの展伸加工性が次第に低下す
る。

【００２２】

【作用】本発明の生物付着防止管の製造方法によると、
銅合金の薄板を螺旋状に巻き内管を形成し、この内管の
外周に電気絶縁性の第１の樹脂層を形成し、管体を得
る。しかる後、この管体を軸線に直角方向または傾斜方
向に複数片の切断部材に切断し、切断された複数の切断
部材の端面同志を対向させて接合する。これにより、銅
合金と電気絶縁性の第１の樹脂層の二層構造の曲管を所
望の曲率をもつ曲管に形成することができる。

【００２３】前記請求項３記載の管体を製作する場合、
芯棒を利用し、芯棒の外周に銅合金の薄板を螺旋状に巻
き、この薄板の外周に電気絶縁性の第１の樹脂層を形成
し、しかる後、前記芯棒を抜くから、とかく形成が困難
な内周壁に簡便な手段で銅合金薄板を内張りできる。前
記請求項５記載の管体を製作する場合、銅合金の帯状薄
板を螺旋状に巻き、隣り合う帯状薄板の側部同志が螺旋
軸方向に移動しないように凸部と凹部で嵌合し、しかる
後、帯状薄板の外周に電気絶縁性の第１の樹脂層を形成
するため、とかく加工が困難な管体内周壁に簡便な手段
により銅合金薄板を内張りできる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。生物付着防止管の製造方法について本発明の第１
実施例を図１に示す。図１（Ａ）に示すように、銅合金
例えばベリリウム銅合金の帯状薄板３２を螺旋状に巻き
付け、図１（Ｂ）に示すように、このベリリウム銅合金
を内管とする管体の外周側に電気絶縁性の第１の樹脂層
からなる外筒３３をもつパイプ状の管体３５を形成す
る。次いで、図１（Ｃ）に示すように、この直状の管体
３５を傾斜切断線ｍ₁ 、ｍ₂ 、ｍ₃ 〜ｍ_n に沿って均一
な形状および大きさに切断する。次いで、図１（Ｄ）に
示すように、切断された一片の切断部材３０の端面３０
ａ、３０ｂ同士を接合し、曲管状に形成する。次いで図
１（Ｅ）に示すように、得られた曲管状の配管の第１の
樹脂層からなる外筒３３に第２の樹脂層からなる外筒３
６を被覆し配管形状とする。得られた曲管４０の両端側
にはフランジ部４２、４３が形成されている。図１に
示す第１実施例によると、ベリリウム銅合金の薄板状を
環状に形成し、その外殻を樹脂層で被覆した直状の管体
３５をまず形成し、この管体３５を所定の傾斜方向に切
断することで分断し、その切断部材３０の端面同士を次
々に接合することで曲管を容易に得ることができる。こ
の実施例では、切断部材３０の一方の端面３０ａと他方
の端面３０ｂとの接合角度を周方向にずらすことにより
容易に曲管の曲率を変更可能である。従って設置するベ
リリウム銅配管を所望の曲率をもつ配管に設計変更可能
である。

【００２５】本発明の第２実施例を図５に示す。図５
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す第２実施例は、前記第１
実施例の図１（Ａ）、（Ｂ）に示す工程に代わる製造工
程を示す。芯棒１に銅合金例えばベリリウム合金の薄板
２を螺旋状に巻き付ける。このベリリウム合金の薄板２
に、図５（Ｂ）に示すように、電気絶縁性の樹脂３を外
殻に被覆し接着する。次いで、芯棒１を抜き取る。図１
（Ｃ）に示すように、得られた管体７は、内周壁面にベ
リリウム銅合金の薄板２が形成される。以下、図１
（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示す工程に続く。この第２実
施例においても、ベリリウム銅合金による防汚効果とそ
の持続効果により海生物の付着ならびに繁殖が防止され
る。

【００２６】次に、本発明の銅合金の薄板を芯棒に巻く
第３実施例を図６に示す。第３実施例は、芯棒１の周り
に銅合金例えばベリリウム銅合金の薄板２を螺旋状に巻
くとき、隙間５が形成されるように薄板２を巻いた例で
ある。この薄板２を樹脂製の管体の内部に挿入し、次い
で芯棒１を引き抜く。得られた管は、その内壁面に部分
的にベリリウム銅合金が形成され、他の部分には樹脂が
露出する。以下、図１（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示す工
程に続く。この第３実施例においても、ベリリウム銅合
金による防汚効果とその持続効果により海生物の付着な
らびに繁殖が防止される。

【００２７】本発明の銅合金の薄板の巻き方の第４実施
例を図７に示す。第４実施例は、芯棒１の外周に銅合金
例えばベリリウム銅合金の薄板２を隙間５ができるよう
に螺旋状に巻き付け、その隙間５を覆うようにベリリウ
ム銅合金の薄板２を巻き付けた例である。これの外殻に
樹脂を被覆する。しかる後、芯棒１を引き抜く。得られ
た管の内壁は、全面がベリリウム銅合金で形成されたも
のである。以下、図１（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に示す工
程に続く。

【００２８】本発明の第５実施例を図８および図９に示
す。図８および図９に示すように、銅合金例えばベリリ
ウム銅合金の帯状薄板１２を螺旋状に巻き付け、隣り合
う帯状薄板１２の凸部６ａと凹部６ｂを嵌合する。これ
により、帯状薄板１２が軸方向に移動するのを防止す
る。しかる後、帯状薄板１２の外周に図示しない電気絶
縁性の第１の樹脂層を形成し、筒状の管体にする。得ら
れた管体は、内周壁面にベリリウム銅合金の帯状薄板２
が形成される。次いで、図１（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）に
示す工程に続く。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の生物付着
防止管の製造方法によると、比較的簡単な作業で海生物
付着防止管を製作することができる。またこの方法によ
り形成される生物付着防止管によると、耐食性に優れ、
メンテナンスの手数が簡便で、毒性の問題がなく海生物
の付着を効果的に防止するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による生物付着防止管の製
造方法を示す説明図である。

【図２】本発明実施例のベリリウム銅の酸化皮膜状態を
示す模式図である。

【図３】比較例のキュープロニッケルの酸化皮膜状態を
示す模式図である。

【図４】ベリリウム銅とキュープロニッケルについて銅
イオン溶出量および腐蝕生成物の厚さの経時的変化を対
比した模式説明図である。

【図５】本発明の第２実施例による生物付着防止管の製
造方法を示す説明図である。

【図６】本発明の第３実施例によるベリリウム銅合金薄
板の巻き付け方法を示す説明図である。

【図７】本発明の第４実施例によるベリリウム銅合金薄
板の巻き付け方法を示す説明図である。

【図８】本発明の第５実施例によるベリリウム銅合金薄
板の巻き付け方法を示す説明図である。

【図９】図８に示すＡ部分の拡大断面図である。

【符号の説明】

１芯棒２銅合金の薄板３樹脂６ａ凸部６ｂ凹部１２帯状薄板３０切断部材３０ａ端面３０ｂ端面３２帯状薄板３３外筒（第１の樹脂層）３５管体３６外筒（第２の樹脂層）４０曲管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ１６Ｌ 58/08 Ｆ１６Ｌ 58/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】銅合金の薄板を螺旋状に巻き内管を形成
し、この内管の外周に電気絶縁性の第１の樹脂層を形成
し、得られた管体を傾斜して複数片の切断部材に切断
し、切断された複数の切断部材の端面同志を対向させて
接合し、接合された複数の切断部材の外周に第２の樹脂
層を形成することを特徴とする生物付着防止管の製造方
法。
【請求項２】前記銅合金は、ベリリウム含有率が０．
２〜２．８重量％であり、Ｂｅ−Ｃｕ合金、Ｂｅ−Ｃｏ
−Ｃｕ合金、Ｂｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｃｕ合金またはＢｅ−
Ｎｉ−Ｃｕ合金からの群から選ばれるいずれか１種であ
ることを特徴とする請求項１記載の生物付着防止管の製
造方法。
【請求項３】芯棒の外周に銅合金の薄板を螺旋状に巻
き、この薄板の外周に電気絶縁性の第１の樹脂層を形成
し、しかる後、前記芯棒を抜き、得られた管体を複数片
の切断部材に切断し、切断された複数の切断部材の端面
同志を対向させて接合し、接合された複数の切断部材の
外周に第２の樹脂層を形成することを特徴とする生物付
着防止管の製造方法。
【請求項４】前記銅合金は、ベリリウム含有率が０．
２〜２．８重量％であり、Ｂｅ−Ｃｕ合金、Ｂｅ−Ｃｏ
−Ｃｕ合金、Ｂｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｃｕ合金またはＢｅ−
Ｎｉ−Ｃｕ合金からの群から選ばれるいずれか１種であ
ることを特徴とする請求項３記載の生物付着防止管の製
造方法。
【請求項５】銅合金の帯状薄板を螺旋状に巻き、隣り
合う帯状薄板の側部同志が螺旋軸方向に移動しないよう
に凸部と凹部で嵌合し、しかる後、帯状薄板の外周に電
気絶縁性の第１の樹脂層を形成し、得られた管体を傾斜
して複数片の切断部材に切断し、切断された複数の切断
部材の端面同志を対向させて接合し、接合された複数の
切断部材の外周に第２の樹脂層を形成することを特徴と
する生物付着防止管の製造方法。
【請求項６】前記銅合金は、銅合金を主成分とし、ベ
リリウム含有率が０．２〜２．８重量％であり、Ｂｅ−
Ｃｕ合金、Ｂｅ−Ｃｏ−Ｃｕ合金、Ｂｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−
Ｃｕ合金またはＢｅ−Ｎｉ−Ｃｕ合金からの群から選ば
れるいずれか１種であることを特徴とする請求項５記載
の生物付着防止管の製造方法。