JPS6312909B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は水中摩擦抵抗低減型船底防汚塗料、更
に詳しくは、船舶や海洋構造物の底部に適用して
汚損生物から保護すると共に、該部分の海水との
摩擦抵抗を減少させることができる船底防汚塗料
に関する。 船舶の外板船底部に汚損生物が付着すれば、推
進エネルギーの浪費をもたらし船舶の運航に支障
をきたす。 船舶の海水との摩擦抵抗は船体の表面状態（表
面粗度）に影響され、この摩擦抵抗が増加する要
因は船体外板への生物付着によるものがもつとも
大きく、その他に船底塗膜の剥離、船体鋼板の腐
蝕、あるいは船底塗料によつては不溶性マトリツ
クスに基づくスケルトン構造による粗度増加や挙
げられる。 これら粗度増加をもたらす影響を最小限にとど
めるため、従来は船体への生物付着防止のために
種々の防汚塗料が塗装されている。かかる船底防
汚塗料には、代表的な防汚剤として亜酸化銅、ロ
ダン第一銅、有機錫化合物等が使用され、他に被
膜形成樹脂と防汚剤の溶出助剤とが一般的に使用
される。 近年、防汚成分を被膜形成樹脂と化学結合させ
たものを主成分とする船底防汚塗料が提案されて
いる。この塗料によれば、形成塗膜は海水中で
徐々に加水分解反応を起こし、防汚剤が海水に放
出されて防汚効果を発揮すると同時に、加水分解
後の被膜形成樹脂も水可溶性となり、塗膜自体が
海水に徐々に溶解していく。このように塗膜消耗
型の船底防汚塗料の効果的特徴は、優れた防汚効
果を発揮すると共に、塗膜表面の凸部が凹部に比
べてその消耗が早く、経時的に表面が平滑となる
ことがある。かかる塗膜の加水分解機構の一例
は、以下の通りである。 （トリブチル錫メタクリレートとメチルメタクリ
レートのコポリマーを主成分とする塗膜） ところで、先の塗膜剥離や船体腐蝕の防止に
は、船底１号塗料を塗装することにより解決され
つつあり、例えばタールエポキシ系、塩化ゴム樹
脂系、塩化ビニル樹脂系等が実用に供されてい
る。 また、ある種の船底塗料によつて生ずるスケル
トン構造の形成による粗度増加は、上述の塗膜消
耗型によつて解決することができる。即ち、船底
表面が航海につれて平滑となり、その結果海水と
の接触面積の減少等により摩擦抵抗が減少して運
航性能が向上するためである。 本発明者らは、優れた防汚性能を有すると同時
に、積極的に海水との摩擦抵抗を減じる船底防汚
塗料を提供するため鋭意研究を進めた結果、従来
の船底防汚塗料にそれ自体膨潤性を持つ特定の無
機化合物を配合すれば、上記塗膜消耗型の経時的
な摩擦抵抗減少化とは異なり、短時間で摩擦抵抗
が減少しうる所期目的の船底防汚塗料が得られる
ことを見出した。かかる摩擦抵抗減少効果につい
ては、塗膜中の上記特定膨潤性無機化合物が水を
吸収して親水コロイドをつくるため、ヌルヌルし
た表面となり、上記効果を発揮するものと思われ
る。 なお、これに関連して、例えば「日本造船学会
誌、第478号」（151頁：田古里哲夫、芦立勲著
“ポリマー水溶液による摩擦抵抗減少について
（上）”、1969年）には、「ある種のポリマーを数
ppm〜数100ppm含有する溶液は、その乱流摩擦
抵抗値が水などの溶媒に比して著しく減少し、例
えばポリエチレンオキシド水溶液では、真水の乱
流摩擦抵抗値の約30％になることがある。この現
象はTOMS効果と呼ばれ、これまで流体工学、
化学工学およびレオロジー等の分野で研究されて
きた。」旨の記載がある。しかしながら本発明は、
このような特定ポリマーを添加して水の摩擦抵抗
値を減少させる方法ではなく、海水や水と接触す
る塗膜自体に改良を加え、その摩擦抵抗を減少さ
せる方法に基づくものである。 本発明は、かかる知見に基づいて完成されたも
ので、その要旨は、船底防汚塗料に膨潤性フツ素
雲母系鉱物を配合して成ることを特徴とする水中
摩擦抵抗低減型船底防汚塗料に存する。 本発明における、上記膨潤性フツ素雲母系鉱物
（以下、膨潤雲母鉱物と略す）としては、通常
「含フツ素ケイ酸マグネシウム」と呼称されてい
るもので、具体的には、 Naテトラシリシツクマイカ NaMg_2.5（Si₄O₁₀）F₂ Naテニオライト NaMg₂Li（Si₄O₁₀）F₂ Liテニオライト LiMg₂Li（Si₄O₁₀）F₂ Naヘクトライト Na_1/3Mg_{2 2/3}Li_1/3（Si₄O₁₀）F₂ Liヘクトライト Li_1/3Mg_{2 2/3}Li_1/3（Si₄O₁₀）F₂ 等が挙げられ、これらの１種または２種以上の混
合物を使用に供する。 本発明塗料は上記膨潤雲母鉱物を必須成分とし
て配合することを特徴とし、それ以外の成分は通
常の船底防汚塗料の成分で構成されておればよ
い。例えば、樹脂（塩化ビニル樹脂、塩化ゴム樹
脂、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレ
ン、アクリル樹脂、スチレン、ブタジエン共重合
樹脂、先の塗膜消耗型におけるトリブチル錫含有
アクリルコポリマーやトリフエニル錫含有アクリ
ルコポリマー、エポキシ樹脂、ロジンなど）、防
汚剤（亜酸化銅、ロダン第一銅、金属銅、トリブ
チル錫フルオライド、ビストリブチル錫オキサイ
ド、トリブチル錫クロライド、ビス（トリブチル
錫）−α，α′−ジブロムサクシネート、トリフエ
ニル錫ハイドロオキサイド、トリフエニル錫アセ
テート、トリフエニル錫クロライド、トリフエニ
ル錫フルオライド、ビス（トリフエニル錫）−α，
α′−ジブロムサクシネート、トリフエニル錫ニコ
チン酸等の有機錫化合物、チウラム類、ジチオカ
ルバミン酸塩類など）、着色顔料（チタン白、弁
柄、カーボンブラツク、亜鉛華など）、体質顔料
（バライト粉、クレー、タルク、硅石粉など）、可
塑剤（フタル酸エステル類、リン酸エステル類、
塩化パラフインなど）、溶剤（キシレン、トルエ
ン、ブチルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、エタノール、メチルイソブチルケトン、アセ
トンなど）、その他各種添加剤（発泡防止剤、沈
降防止剤、レベリング剤など）等が挙げられ、こ
れらの成分は本発明塗料の用途等に応じて適宜に
選定し、および適宜な割合で配合すればよい。 上記必須成分である膨潤雲母鉱物の配合割合
は、通常全塗料成分中３〜30％（重量％、以下同
様）、好ましくは当該摩擦抵抗低減効果、経済性
および塗膜強度の点より５〜20％の範囲に選定さ
れておればよい。３％未満であると、所望の摩擦
抵抗低減効果が得られず、また30％を越えると、
塗膜強度が低下し、ハガレ等を生ずる傾向にあ
る。なお、かかる膨潤雲母鉱物に代えて、これと
類似構造のベントナイトや天然マイカの使用を試
みたが、摩擦抵抗低減効果を有しないことが判明
した。 本発明塗料は、上記膨潤雲母鉱物および他の成
分を通常の分散装置（例えばポーセレインボール
ミル）にて一括もしくは分割混合分散することに
より、一液型塗料として調製することができる。
また、塗料成分を二液型に分けて、使用直前に混
合分散して調製してもよい。かかる調製された本
発明塗料は、そのままもしくは溶剤で粘度調整し
た後、通常はエアレススプレー塗装、場合によつ
てはローラー塗装、刷毛塗装、二頭ガン塗装によ
り、船舶や海洋構造物に適用する。勿論、防汚性
を要しない分野でも、本発明の技術が塗膜と海水
や水との摩擦抵抗を低減することに利用しうるこ
とは云うまでもない。 以上の構成から成る本発明塗料は、海水との摩
擦抵抗が従来の船底防汚塗料に比べて10〜25％程
度減少させることができ、同時に優れた防汚性能
の付与が可能であり、実用性および経済性の点で
極めて有用といえる。 次に、実施例、比較例および試験例を挙げて本
発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれら
の具体例の技術内容に何ら限定されるものではな
い。 実施例１〜８および比較例１〜７ 第１表、第２表に示す塗料成分を用い、これら
をボールミル分散することにより、各種実施例
（第１表）および比較例（第２表）の船底防汚塗
料を調製する。なお、成分中一部の具体的内容に
ついては、以下の通りである。 塩化ゴム樹脂 旭電化工業社製商品名「アデカ塩化ゴムCR−
10」を使用。 スチレン・ブタジエン共重合樹脂 グツドイヤー社製商品名「プライオライトＳ−
５」を使用。 塩化ビニル樹脂 ユニオンカーバイド社製商品名「ビニライト
VAGH」を使用。 高分子有機錫化合物の40％溶液 トリブチル錫メタクリレート26部（重量部、以
下同様）およびメチルメタクリレート14部を、キ
シレン60部に溶解し、これに過酸化ベンゾイル
0.4部を加え、次いで温度を８時間にわたつて
徐々に上昇せしめ、発熱を制御するため必要に応
じて冷却しながら最終温度を110℃に設定する。
このようにして表記の40％溶液を得る。 有機ベントライト (株)豊順洋行製商品名「Ｓ−BEN」を使用。

【表】

【表】

【表】 試験例 １ 各種実施例および比較例の船底防汚塗料を用
い、以下の手法に従つて試験を行なう。 (1) 海水摩擦抵抗測定〔「関西造船協会誌、第136
号」（31〜32頁：川田修等著“塗膜状態による
水中摩擦抵抗に関する研究”、1970年９月号）
参照〕 測定法 上記文献に記載の試験機を用い、該試験機の
概要は添付図面第１図に示される。ここで、水
槽１の容積は50でその中に天然海水２を深さ
30cmまで入れる。試料３は直径20cm、厚さ３mm
の鋼円板に各種の船底防汚塗料を塗装したもの
で、これらを回転軸４に取付けて海水面下10cm
のところまで浸漬させ、電源（AC200V）５お
よびタコグラフ６と接続するモーター７により
一定速度で回転させる（この時、海水面に波が
立たないようにプレート８を設けておく）。そ
して、トルクメーター９および記録計１０でそ
の時の抵抗をトルク値で検出する。回転数は
2500r.p.mまで連続的に可変であり、これは先
端部で周速約26ｍ／sec（約50ノツト）、中央部
で周速約13ｍ／sec（約25ノツト）に対応する。 摩擦抵抗評価 海水中摩擦抵抗の比較は、第１図の試験機で
測定されたトルク値で直接行なわずに、各試料
を代表する値、即ち摩擦抵抗係数Cfを計算し、
これをもつて比較を行なう。 海水中で回転する円板のトルク値は試料寸
法、回転速度等から理論的に求まり、次式で示
される。 Ｔ＝R²u²r／2gCf（2R＋5b） ここで、 Ｔ：トルク値（Kg・ｍ） Ｒ：円板の半径（ｍ） ｂ：円板の厚さ（ｍ） ｒ：海水の単位体積重量（Kg／m³） Cf：摩擦抵抗係数 ｇ：9.8ｍ／sec² ｕ：円板の周速（ｍ／sec） である。 一方、Ｐを回転速度（r.p.m）とすると、 ｕ＝2πR×Ｐ／60 であるから、上式は Ｔ＝R²r／2gCf（2R＋5b）（2πR×Ｐ／60）² となり、各値を代入すると、 Ｔ＝1.2×10^-5CfP² となる。 実際に得られたデーターより、ＴとＰの関係
を示すと第２図のようになる。第２図におい
て、直線の傾きは２であるから、ＴとＰの関係
は Ｔ∝P² となり、結局測定値の比較にはCfを用いれば
よい。 そこで、標準として鋼円板に市販のビニルタ
ール系船底１号塗料を２回塗りした後、市販の
船底防汚塗料（後記比較例８）を２回塗りした
ものを作成し、各実施例および比較例のCfの
標準板のCf₀に対する比で比較を行つた。 鋼円板への塗装は、１日１回塗りで最終塗装
後、室内で７日間乾燥した。７日乾燥後、天然
海水タンクに14日浸漬後、上述の如く要領でト
ルク値を求めた。 標準板に対する比（Cf／Cf₀）を第３表に示
す（なお、比較例として市販の船底防汚塗料Ａ
〜Ｃの結果についても併記する。比較例８：塗
料Ａ（塩化ゴム樹脂系）、比較例９：塗料Ｂ（塩
化ビニル樹脂系）、比較例10：塗料Ｃ（スチレ
ン・ブタジエン共重合樹脂系））。 (2) 防汚性試験 300×100×1.6mmのサンドブラスト処理鋼板
に市販のビニルタール系船底１号塗料を３回塗
りした後、各種実施例１〜８、比較例１〜10の
塗料を２回塗りし、３日間室内乾燥した後、岡
山県玉野市宇野港の筏に1.5ｍの深さに吊下げ
て浸海せしめ（昭和54年10月浸漬開始）、３ケ
月、５ケ月および７ケ月後の生物付着状況を観
察した。評価は肉眼で生物付着面積（％）を判
別して行ない、その結果を第３表に示す。 (3) 考察 第３表の結果から、当該膨潤雲母鉱物を使用
した実施例１〜８の本発明塗料は、比較例１〜
10の塗料に比較して、海水摩擦抵抗が11〜25％
減少しており、また防汚性能においても優れた
効果を有していることが認められる。

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、試験例における海水摩
擦抵抗測定の説明に参照されるものであつて、第
１図は測定用試験機の概要図、および第２図は標
準板のトルク値と回転速度の関係を示すグラフ
（横軸：logP（r.p.m）、縦軸：logT（Kg・ｍ））で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 船底防汚塗料に膨潤性フツ素雲母系鉱物を配
   合して成ることを特徴とする水中摩擦抵抗低減型
   船底防汚塗料。 ２ 膨潤性フツ素雲母系鉱物が、Naテトラシリ
   シツクマイカ、Naテニオライト、Liテニオライ
   ト、NaヘクトライトおよびLiヘクトライトの１
   種または２種以上の混合物である上記第１項記載
   の塗料。 ３ 膨潤性フツ素雲母系鉱物の配合量が、全塗料
   成分中３〜30重量％である上記第１項記載の塗
   料。