JP7120697B1 - 海洋生物の付着防止可能な構造物 - Google Patents
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Abstract
【課題】海中の貝類や藻類等の生物の付着を、従来よりも抑制、更には防止することができ、これにより、付着生物の除去に伴う労力や費用を低減でき、また、海水環境等への悪影響を防止できる、海洋生物の付着防止可能な構造物を提供する。【解決手段】本発明に係る海洋生物の付着防止可能な構造物は、海中で使用され、又は、海水に接触可能な状態で使用され、質量％で、Ｃｕ：６３．０％以上６７．０％以下、Ｐｂ：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ：８．５％以上１１．０％以下を含み、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる洋白で構成されている。また、構造物の海水との接触面に、上記した成分の洋白からなる層が形成されてもよい。【選択図】図１
Description
本発明は、海中の貝類や藻類等の生物（即ち、海洋生物）の付着が防止可能な構造物に関する。
発電プラントや化学プラントなどでは、海水を冷却水として使用するため、海中に配管等を浸漬させて取水している。この配管等には、海中の貝類や藻類等の生物が付着するため、これら海洋生物の除去作業を定期的に行っており、多大な労力と費用を費やしている。
海水に接する建築物や船舶外殻（船殻）、及び、配管、更には海上構造体も同様であり、特に貝の付着を防止する目的でこれらの構造物に塗料を塗っている場合には、塗料が海中に放出され、年間を通じて金属の原物質が自然界に大量に放たれることになるため、海水環境に悪影響を及ぼす可能性がある。また、その塗料を新たに塗り直す場合、現在塗布されている塗料を人手で剥がした後に新たに塗り直す必要があり、剥離作業の際に発生する粉塵による健康被害が生じるおそれがある。
海水に接する建築物や船舶外殻（船殻）、及び、配管、更には海上構造体も同様であり、特に貝の付着を防止する目的でこれらの構造物に塗料を塗っている場合には、塗料が海中に放出され、年間を通じて金属の原物質が自然界に大量に放たれることになるため、海水環境に悪影響を及ぼす可能性がある。また、その塗料を新たに塗り直す場合、現在塗布されている塗料を人手で剥がした後に新たに塗り直す必要があり、剥離作業の際に発生する粉塵による健康被害が生じるおそれがある。
現在、海水を冷却水として使用する熱交換器の管板の材料には、腐食の防止を目的として、アルミニウム黄銅、チタン、ステンレス鋼を使用している（例えば、特許文献１参照）。
しかし、これらの材料は海洋生物の付着を防止する機能を有しなかった。
しかし、これらの材料は海洋生物の付着を防止する機能を有しなかった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、海中の貝類や藻類等の生物の付着を、従来よりも抑制、更には防止することができ、これにより、付着生物の除去に伴う労力や費用を低減でき、また、海水環境等への悪影響を防止できる、海洋生物の付着防止可能な構造物を提供することを目的とする。
本発明者らは、海中及び海水の影響が及ぶ範囲での使用に適した金属材料、即ち、貝類や藻類等の生物の付着を従来よりも抑制、更には防止できる金属材料を見出すため、種々の実験を実際に行った。
その結果、上記した金属材料として後述する化学組成の洋白に想到した。
この洋白は、優れた強度とばね特性から水晶発振子ケースやトランジスタキャップ、ボリウム（ボリューム）用摺動片、時計文字盤等の電子機器用材料に用いられ、また、光沢の美しさと耐食性から装飾品、洋食器、管楽器等にも広く用いられている。
つまり、本発明者らは、海洋生物の付着を防止でき、海中及び海水の影響が及ぶ範囲での使用に適するという洋白の新たな用途を見出した。
その結果、上記した金属材料として後述する化学組成の洋白に想到した。
この洋白は、優れた強度とばね特性から水晶発振子ケースやトランジスタキャップ、ボリウム（ボリューム）用摺動片、時計文字盤等の電子機器用材料に用いられ、また、光沢の美しさと耐食性から装飾品、洋食器、管楽器等にも広く用いられている。
つまり、本発明者らは、海洋生物の付着を防止でき、海中及び海水の影響が及ぶ範囲での使用に適するという洋白の新たな用途を見出した。
前記目的に沿う第１の発明に係る海洋生物の付着防止可能な構造物は、海水との接触面に、質量％で、Ｃｕ：６３．０％以上６７．０％以下、Ｐｂ：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ：８．５％以上１１．０％以下を含み、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる洋白の層が形成されている。
前記目的に沿う第２の発明に係る海洋生物の付着防止可能な構造物は、海中で使用され、又は、海水に接触可能な状態で使用され、質量％で、Ｃｕ：６３．０％以上６７．０％以下、Ｐｂ：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ：８．５％以上１１．０％以下を含み、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる洋白で構成されている。
上記した洋白は、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｚｎ系の合金であり、ＪＩＳ Ｈ３１１０（２０１８年）に規定する合金番号Ｃ７４５１に相当する。
本発明に係る海洋生物の付着防止可能な構造物は、構造物の海水との接触面に、上記した化学組成の洋白の層を形成することにより、又は、海中で使用する構造物や海水に接触可能な状態で使用する構造物そのものを、上記した化学組成の洋白で構成することにより、海中の貝類や藻類等の生物の付着を、従来よりも抑制、更には防止することができる。
これにより、従来よりもメンテナンス作業を行う頻度を低減できるため、付着生物の除去に伴う労力や費用を低減でき、また、生物の付着防止のための塗料の不使用による海水環境等への悪影響を防止できる。
これにより、従来よりもメンテナンス作業を行う頻度を低減できるため、付着生物の除去に伴う労力や費用を低減でき、また、生物の付着防止のための塗料の不使用による海水環境等への悪影響を防止できる。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る海洋生物の付着防止可能な構造物は、従来よりも貝類や藻類等の海洋生物の付着を抑制、更には防止可能であり、海中及び海水の影響が及ぶ範囲での使用に適したものである。
以下、詳しく説明する。
本発明の一実施の形態に係る海洋生物の付着防止可能な構造物は、従来よりも貝類や藻類等の海洋生物の付着を抑制、更には防止可能であり、海中及び海水の影響が及ぶ範囲での使用に適したものである。
以下、詳しく説明する。
構造物は、海中及び海水の影響により、海中の貝類や藻類等の生物が付着するもの、あるいは、付着するおそれがあるものである。具体的には、発電プラント（継手（フランジやエルボ）、配管、線材等の構成部品）や化学プラント、船舶の構成部品（船底、スクリュー、舵等）、海上構造体（洋上風力発電設備）等がある。
この構造物の海水との接触面には、洋白の層（洋白層）が形成されている。洋白層は、対象物の海水との接触面に、例えば、電気めっきや溶融めっき等を用いて洋白をめっきしたり、溶射等を用いて洋白を被覆したり、また、洋白を薄板材（厚さが４ｍｍ以下程度）に加工して貼り付けたりすることで、形成できる。
また、構造物自体（そのもの）を、洋白で構成（構造物を洋白を用いて加工や鋳造等で成形等）することもできる。
この構造物の海水との接触面には、洋白の層（洋白層）が形成されている。洋白層は、対象物の海水との接触面に、例えば、電気めっきや溶融めっき等を用いて洋白をめっきしたり、溶射等を用いて洋白を被覆したり、また、洋白を薄板材（厚さが４ｍｍ以下程度）に加工して貼り付けたりすることで、形成できる。
また、構造物自体（そのもの）を、洋白で構成（構造物を洋白を用いて加工や鋳造等で成形等）することもできる。
洋白は、質量％で、Ｃｕ（銅）：６３．０％以上６７．０％以下、Ｐｂ（鉛）：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ（鉄）：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ（マンガン）：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ（ニッケル）：８．５％以上１１．０％以下を含み、残部がＺｎ（亜鉛）及び不可避的不純物からなるＣｕ－Ｎｉ－Ｚｎ系の合金であり、例えば、ＪＩＳ Ｈ３１１０（２０１８年）に規定する合金番号Ｃ７４５１に相当する合金である。
この洋白は、柔軟性と屈曲加工性に富み、耐食性にも比較的優れており、引張り強さ等の機械的性質においては黄銅より優れている。一般には、Ｎｉが増すほどばね性が、Ｚｎが増すほど強度が、Ｃｕが増すほど展延性が上がる。また、一般的な金属と同様に導体である。
本発明者らは、種々の実験を実際に行った結果、上記した洋白が更に、海洋生物の付着を抑制、更には防止する機能を有することを新たに見出した。
この洋白は、柔軟性と屈曲加工性に富み、耐食性にも比較的優れており、引張り強さ等の機械的性質においては黄銅より優れている。一般には、Ｎｉが増すほどばね性が、Ｚｎが増すほど強度が、Ｃｕが増すほど展延性が上がる。また、一般的な金属と同様に導体である。
本発明者らは、種々の実験を実際に行った結果、上記した洋白が更に、海洋生物の付着を抑制、更には防止する機能を有することを新たに見出した。
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
（試験１）
実施例と比較例の試験片を海中に浸漬し、貝の付着状況を確認した結果について、図１を参照しながら説明する。
ここでは、４種類の試験片を海水の状況が異なるＡ港とＢ港で海水に浸漬して実験を行った。なお、試験片には、実施例として前記した合金番号Ｃ７４５１の洋白（図１の上図の左端と図１の下図）を、比較例として、黄銅鋳物（ＪＩＳ Ｈ５１２０（２０１６年）に規定する黄銅鋳物１種（合金記号ＣＡＣ２０１）：図１の上図の左から２番目と３番目）と合金番号Ｃ７７０１の洋白（図１の上図の右端）を、それぞれ使用した。この合金番号Ｃ７７０１の洋白は、ＪＩＳ Ｈ３１３０（２０１８年）に規定される合金であり、質量％で、Ｃｕ：５４．０％以上５８．０％以下、Ｐｂ：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ：１６．５％以上１９．５％以下を含み、残部がＺｎ（亜鉛）及び不可避的不純物からなり、実施例として使用した合金番号Ｃ７４５１の洋白と比較して、Ｃｕの含有量が少なく、Ｎｉの含有量が多い合金（ばね用洋白）である。
（試験１）
実施例と比較例の試験片を海中に浸漬し、貝の付着状況を確認した結果について、図１を参照しながら説明する。
ここでは、４種類の試験片を海水の状況が異なるＡ港とＢ港で海水に浸漬して実験を行った。なお、試験片には、実施例として前記した合金番号Ｃ７４５１の洋白（図１の上図の左端と図１の下図）を、比較例として、黄銅鋳物（ＪＩＳ Ｈ５１２０（２０１６年）に規定する黄銅鋳物１種（合金記号ＣＡＣ２０１）：図１の上図の左から２番目と３番目）と合金番号Ｃ７７０１の洋白（図１の上図の右端）を、それぞれ使用した。この合金番号Ｃ７７０１の洋白は、ＪＩＳ Ｈ３１３０（２０１８年）に規定される合金であり、質量％で、Ｃｕ：５４．０％以上５８．０％以下、Ｐｂ：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ：１６．５％以上１９．５％以下を含み、残部がＺｎ（亜鉛）及び不可避的不純物からなり、実施例として使用した合金番号Ｃ７４５１の洋白と比較して、Ｃｕの含有量が少なく、Ｎｉの含有量が多い合金（ばね用洋白）である。
図１の上図に示すように、実施例の試験片には、浸漬から２年経過後も貝類の付着が確認されなかったが、比較例の試験片である黄銅鋳物と合金番号Ｃ７７０１の洋白には、土、藻類、及び、フジツボの付着が確認された。
なお、実施例の試験片は、図１の下図に示すように、異なる海水に浸漬させた場合も同様に、浸漬から２年経過後も貝類の付着が確認されなかった。
このように、実施例の試験片は、比較例の試験片と比較して、海中の貝類や藻類等の生物の付着を抑制、更には防止できており、特に同じ洋白でも、実施例である合金番号Ｃ７４５１の洋白を使用することで、比較例である合金番号Ｃ７７０１の洋白と比較して、海洋生物の付着防止について非常に良好な結果が得られることが分かった。
なお、実施例の試験片は、図１の下図に示すように、異なる海水に浸漬させた場合も同様に、浸漬から２年経過後も貝類の付着が確認されなかった。
このように、実施例の試験片は、比較例の試験片と比較して、海中の貝類や藻類等の生物の付着を抑制、更には防止できており、特に同じ洋白でも、実施例である合金番号Ｃ７４５１の洋白を使用することで、比較例である合金番号Ｃ７７０１の洋白と比較して、海洋生物の付着防止について非常に良好な結果が得られることが分かった。
（試験２）
従来から海水が接触する環境下で使用されている金属材料を海中に浸漬し、貝の付着スピードを確認した結果について、図２、図３を参照しながら説明する。
ここでは、５種類の試験片をＡ港で海水に浸漬して実験を行った。なお、試験片は、銅製のもの（図２の浸漬開始前と１８日経過後の左端、図３の上図の左端）と、一般的な４種類の黄銅系の材料で構成されたもの（図２の上図と下図、図３の上図の左端以外）である。
図２の上図に示す状態で、５種類の試験片を海水に浸漬させたところ、海水温の低い冬の時期にも関わらず、図２の下図に示すように、１８日経過後には貝類の付着が発生していた。更に、図３の上図に示すように、２ヶ月経過後には全ての試験片に貝類の更なる付着が確認された。なお、図３の中図と下図は、上図中の黄銅系の材料で構成された試験片の拡大写真である。
従来から海水が接触する環境下で使用されている金属材料を海中に浸漬し、貝の付着スピードを確認した結果について、図２、図３を参照しながら説明する。
ここでは、５種類の試験片をＡ港で海水に浸漬して実験を行った。なお、試験片は、銅製のもの（図２の浸漬開始前と１８日経過後の左端、図３の上図の左端）と、一般的な４種類の黄銅系の材料で構成されたもの（図２の上図と下図、図３の上図の左端以外）である。
図２の上図に示す状態で、５種類の試験片を海水に浸漬させたところ、海水温の低い冬の時期にも関わらず、図２の下図に示すように、１８日経過後には貝類の付着が発生していた。更に、図３の上図に示すように、２ヶ月経過後には全ての試験片に貝類の更なる付着が確認された。なお、図３の中図と下図は、上図中の黄銅系の材料で構成された試験片の拡大写真である。
従って、本発明の海洋生物の付着防止可能な構造物により、海中の貝類や藻類等の生物の付着を、従来よりも抑制、更には防止することができることを確認できた。
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の海洋生物の付着防止可能な構造物を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、構造物の一例として、発電プラントや化学プラント、船舶の構成部品、海上構造体を挙げたが、海中で使用され、又は、海水に接触可能な状態で使用されるものであれば、特に限定されるものではない。
前記実施の形態においては、構造物の一例として、発電プラントや化学プラント、船舶の構成部品、海上構造体を挙げたが、海中で使用され、又は、海水に接触可能な状態で使用されるものであれば、特に限定されるものではない。
本発明に係る海洋生物の付着防止可能な構造物は、海中の貝類や藻類等の生物の付着を、従来よりも抑制、更には防止することができる。これにより、付着生物の除去に伴う労力や費用を低減でき、また、生物の付着防止のための塗料の不使用による海水環境等への悪影響を防止できる。
Claims (2)
- 海水との接触面に、質量％で、Ｃｕ：６３．０％以上６７．０％以下、Ｐｂ：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ：８．５％以上１１．０％以下を含み、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる洋白の層が形成されたことを特徴とする海洋生物の付着防止可能な構造物。
- 海中で使用され、又は、海水に接触可能な状態で使用され、質量％で、Ｃｕ：６３．０％以上６７．０％以下、Ｐｂ：０又は０を超え０．０３％以下、Ｆｅ：０又は０を超え０．２５％以下、Ｍｎ：０又は０を超え０．５０％以下、Ｎｉ：８．５％以上１１．０％以下を含み、残部がＺｎ及び不可避的不純物からなる洋白で構成されたことを特徴とする海洋生物の付着防止可能な構造物。
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Patent Citations (3)
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