JPS6334192B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、沖合プラツトフオームや船舶のよ
うな海洋環境に晒された構造物への、海草や貝殻
のような海洋生殖物の付着を防止または脱離する
方法およびその装置に関する。 先行技術に関する最近の文献としては、雑誌
Marine Technologyの1973年１月号、30−38頁、
および雑誌Industrial and Engineering
Chemistryの1951年４月号、901−904頁の二つの
記事に、海洋生殖物付着を防止する技術に関する
すぐれた展望が述べられている。 もつと手近かな過去50年間にわたつて提示され
た汚殖防止方法としては、電気系統へのアイソト
ープの導入および有毒な固液抽出ペイントを適用
するもの、超音波を導入するもの、および海中の
船体を周期的に機械清掃するものがある。しかし
ながら、何れもさほどの長寿命的効果を有するも
のではないことが証明されている。有毒ペイント
塗装と周期的機械清掃との組合せは、船舶用防殖
手段として今なお広くおこなわれている。汚殖生
物の繁殖は沖合プラツトフオームのような構造物
に通常簡単に蓄積するものである。 効果的な管理方法の欠除は工業的に著しい経済
負担を与える。たとえば超大型油輸送タンカー
は、代表例として一年間に46000トンの燃料を消
費する。ところが、海洋生殖物の汚殖はこのタン
カーの航行速度を徹底的に減少させ、したがつて
燃料の消費を著しく増大する。燃料効率の１％の
減少は一船一年間にますます不足勝ちで高価な炭
化水素をおよそ127000ガロンの損失を意味する。 沖合プラツトホームの場合には、該プラツトフ
オームの計画された寿命を越えて、海洋生物の繁
殖付着による重量の増大に耐えるだけの安全強度
設計が通常なされている。海洋生殖物による重量
および容積の増加は通常フラツトフオームの表面
で起るので、大きい挺子モーメントを生じ、それ
を補償すべき構造物の寸法や重量に巨大な増倍効
果をもたらし、引いては材料と制作コストの増大
となる。 かくて、このような海洋生殖物の除去または付
着防止方法を施すことによつて、著しい経済的効
果がもたらされることがわかる。そして既述の諸
文献に記されているように、こうした技術に対し
て著しい努力がなされてきたのである。 米国特許の開示中では、米国特許第3661742号
が本発明者等が知る限りにおいて本発明に最も近
い参考文献であると思う。この米国特許では、金
属の表面を電導性を有する金属含有ペイントで被
覆する。そのペイントには海洋生殖物に有毒な金
属、とくに銅、水銀、銀、錫、砒素あるいはカド
ミウムを含んでいる。そして、海洋汚殖付着物を
防ぐために、あるいは除去するために、該被覆に
陽極電位を印加するのである。しかしながら、該
特許においては、鉄板あるいは亜鉛板に対しては
殆んどあるいは全然効果がないとされていて、本
発明とは異つている。また被覆物に陰極電圧を印
加する本発明とも異つている。 米国特許第3497434号では、構造物の表面を先
ず亜鉛またはカドミウムで被覆し、しかるのちに
該被覆表面に陽極電位を印加する方法を取つてい
る。 米国特許第3766032号では、海洋環境に晒され
る表面を部分的に不銹鋼帯を以て少し間隙をおい
て被覆し、その不銹鋼帯に電流を通して海洋生殖
物を除去したり付着を防止したりしている。 他の参考文献、たとえば米国特許第1021734号
では、一般概念として海水に晒された構造物自体
に直流電流を通して海洋生殖物を除去する方法が
取られている。 他の文献として米国特許第3458413号同第
3530051号、同第3625852号および同第3069336号
があるが、大して参考にはならない。 この発明の目的は、海洋環境に晒された構造物
から海洋生殖物の付着物を除去し、またはその付
着を防止する能率のよい方法を提供することにあ
る。この発明の要点は、海洋生殖物の付着に晒さ
れた構造物を、クロム系の不銹鋼粒子をマトリツ
クス（母体）中に含有する電導性の塗料を以て被
覆することと、該被覆に海洋生殖物を構造物から
引き離すに足るだけの陰極電位を周期的に印荷す
ることの二点にある。 すなわち、一つのやり方として、鱗片状の不銹
鋼を珪酸塩類を含有する無機性のマトリツクス
（有機母体）中に散らした塗料を海洋生殖物の付
着に晒された構造物の表面に塗布し、電圧発生手
段を該塗布面に電気的に接続し、そして海洋生殖
物の生長を防ぐに足りる陰極電位をこれに与える
のである。もう一つのやり方としては、上記の塗
料と構造物との間にもう一層の亜鉛またはカドミ
ウム被覆を施す方法がある。 この発明に用いられる装置の概要を図面につい
て説明すると、第１図に示された沖合プラツトフ
オームの説明的側面図において、海洋環境１中に
位置する沖合プラツトフオーム３は海底４から海
面２へと突き出ている。電圧をプラツトフオーム
表面に印加するために直流電気発生手段５がプラ
ツトフオーム上に設置されている。該手段５は導
線８を介してプラツトフオーム上の陰極子９に電
気的につながれていて、該手段の操作によつて全
プラツトフオームが陰極電圧となるようにしてあ
る。一方、該手段５はまた表面が絶縁被覆された
導線７を介して、プラツトフオームから絶縁さ
れ、かつプラツトフオーム表面の諸所に点在する
電圧の印加されるべき陽極子６につながれてい
る。この直流発生手段５を操作すると、プラツト
フオームおよびその被覆体は陰極性となり、電圧
の印加された陽極は陽極性となり、被覆層中に微
電流が流れる。上記の被覆層は、無機性の珪酸塩
類を含有する有機性のマトリツクス中にクロム系
不銹鋼の粒子が多数散在しているものから成つて
いる。被覆部分は第１図中には示されていない。 第２図においては、水面上に浮ぶ巨大な油槽船
にこの発明になる改良の施されたものが示されて
いる。直流電気発生手段５は陰極電位および陽極
電位を発生する。該手段は導線８を介して船体３
上の接点９に接続され、該手段の操作によつて船
体３およびその被覆体は陰極性となる。一方該手
段５はまた表面が絶縁被覆された導線７を介し
て、船体３およびその被覆層から絶縁されて被覆
層上の諸所に点在する電圧の印加される陽極子６
に接続されている。上記の被覆層は、第１図の場
合と同様に、無機性の珪酸塩類を含有する有機性
のマトリツクス中にクロム系不銹鋼の粒子が多数
散在しているものから成つている。被覆部分は第
２図中には示されていない。 第３図は船体あるいはプラツトフオームの本体
１１の被覆された一部分の断面を示していて、本
体１１は先ずその上に金属亜鉛を含有する被覆層
１２を有し、さらにその上面に無機性珪酸塩類を
含有する有機性マトリツクス中に多数の不銹鋼粒
子が散在した被覆層１３を有する構造を示してい
る。 第４図も船体あるいはプラツトフオームの本体
１１の被覆された一部分の断面図であるが、本体
１１の上に直接に第３図のマトリツクス層１３を
被覆した構造のものである。 この発明方法の好ましい実施の態様について説
明をする。既述のように、海洋生殖物の付着に晒
された構造物は次のようにして付着から保護され
る。これらの構造物は、無機質珪酸塩類を含有す
る有機質マトリツクス中にクロム元素を含有する
不銹鋼合金の多数の粒子の分散された電導性の塗
料で被覆される。そして、該被覆物に電気的に接
続された直流発電手段によつて、海洋生殖物の付
着を防ぐかまたはその付着物を離脱させるのに十
分な陰極電位を該被覆物に印加する。不銹鋼合金
の多数の粒子例として、鱗片状の不銹鋼が用いら
れる。 他の実施の態様として、上記の電導性塗料層の
下に、堅固な金属亜鉛または金属カドミウムの被
覆をあらかじめ構造物に固着させておくやり方も
ある。 各被膜層の厚さは0.05ないし0.1mmである。 上記何れの場合も、その外層被膜中には、該被
膜が電導性を持つに足るだけの十分な不銹鋼粒子
を含有していなければならない。該粒子はどのよ
うな形や寸法のものでも構わない。すなわち、鱗
片状のものが好ましいけれども、粉末状、短せん
い状またはその他の形状のものでも差支えはな
い。このような不銹鋼粒子は公知の方法によつて
容易にこれを造ることができる。たとえばキル
ク・オスマーの化学技術百科辞典（Kirk
Othmer， Encyclopedia of Chemical
Technology，）第２版、第18巻、787−796頁）を
参照のこと。 元来、こうした不銹鋼は合金鋼の一種であつ
て、一つあるいはそれ以上の特殊な元素か、また
は炭素鋼中に通常に存在する量よりも多い量の元
素によつて質の高められた性質を有する鋼であ
る。不銹鋼は、その名のとおり、普通の炭素鋼や
低合金鋼よりも銹に対する抵抗が大きい。このよ
うなすぐれた耐食性は炭素鋼合金に金属クロムを
添加することによつて生ずる。多の元素、たとえ
ば銅、アルミニウム、シリコン、ニツケル、また
はモリブデンの添加も鋼の耐食性を増加するけれ
ども、それらの有効性には限度がある。此処で用
いられる鋼は鉄−クロム系の鋼または鉄−クロム
−ニツケル系の鋼であつて、クロムは鋼に対食性
を与える主要元来となつている。既述のキルク・
オスマー百科辞典の790頁および791頁の第６表中
には種々の通常の不銹鋼の一覧表が載つている。 外層被覆層のマトリツクスは、電導性を与える
ために十分な量の不銹鋼粒子を含有していなけれ
ばならない。しかしながら、被覆層の完全な物理
的性質を損するような量以上に該粒子を含有して
はならない。現実には、マトリツクス中の無機成
分１重量部に対して、およそ１ないし２重量部の
不銹鋼粒子を用いるのがよい。マトリツクス中の
成分としては無機質の珪酸塩類を用いる。 通常、この発明によつて海洋生殖物から保護さ
れる構造物は炭素鋼でできているけれども、この
発明方法およびその装置はコンクリートその他で
できた構造物にもこれらを適用することができ
る。 被覆を施す前に、構造物はたとえばアルカリ、
石鹸、洗剤、溶媒、酸類、あるいはグルコン酸塩
を以て清掃されなければならない。ワイヤブラシ
をかけること、および酸化アルミニウム、砂、炭
化珪素、ざくろ石、金剛砂、珪藻土質のシリカ、
鉱滓粒、鉱石粒子、くるみ殻のような研磨材の吹
付けもまた構造物表面の清掃に有役である。 種々な表面予備処理方法および耐食被覆方法を
用いることができる。マイヤーの海中工学ハンド
ブツク（Myers，Handbook of Ocean and
Underwater Engineering，McGraw−Hill，
1969年）に、種々の被覆のための種々の予備処理
方法が記述されている。被覆物が基盤に緊密に固
着されていることが肝要である。 外側被覆の適用に先立つて亜鉛被覆またはカド
ミウム被覆を施す場合には、こうした亜鉛または
カドミウム被覆は既述のマイヤーの著書の第７章
52および同章53に記載されているようにして容易
に施行することができる。たとえば、米国陸軍規
格MIL−Ｚ−17871あるいはその他の方法に従つ
て、俗に言うずぶ漬け溶融亜鉛鍍金法によつて亜
鉛が適用される。また、加水分解されたテトラエ
チル、あるいは珪酸塩を含む亜鉛被覆（92.2容量
％の亜鉛を含有する。）とか、その他多量の亜鉛
を含有する種々な形式が用いられる。とくに、外
側被覆をおこなう前に基体に化学エツチングや研
磨吹付けを施すような場合に、亜鉛処理をおこな
うことはしばしば好ましいことである。カドミウ
ム被覆は通常電気鍍金によつて施される。 外側被覆は普通の多くの応用技術、たとえば刷
毛塗り、吹き付け、ずぶ漬け、その他の方法によ
つてこれを施行することができる。また、揮発性
溶媒とか化学反応、あるいは固化のための冷却手
段を応用することによつて外側被覆層を形成する
こともできる。 鋼の可銹部分へ外側被覆を適宜に施す特別な被
覆の応用および記述が、既述のマイヤーの著書の
第７章69から同章75までに見られる。有機質ポリ
マーのマトリツクスを使用する場合に、そのマト
リツクスの基磁を形成する特別な有機質ポリマー
として、ポリイソブチレンエラストマー（すなわ
ちネオプレンゴム）、エポキシポリマー、ウレタ
ンポリマー、コールタールエポキシ材料、テトラ
フロロエチレン樹脂、ビニル樹脂、塩化ポリビニ
レン、塩化ゴム等が用いられる。 ネオプレンゴムをマトリツクスとし、この中に
珪酸塩類を含有し、これに鱗片状不銹鋼を分散さ
せたものが外側被覆層として現実に好ましい様式
である。 直流電気発生手段を電気的に色々な様式で接続
するように設置することができる。たとえば、構
造物が炭素鋼でできている場合に、電気的に絶縁
された導線を該発生手段から構造物へと走らせ
て、陰極電位を被覆層を通して構造体の表面に印
加するようにする。また、接続部分はこれを適当
な整列を以て構造体の被覆層中に埋め込むことも
できる。しかし、もつと単純に、電位発生手段の
一つの極を構造物に直接に結び付けて、構造物に
陰極電位を印加することもできる。 電位発生手段には通常の手段を用いることがで
きる。たとえば、燃料電池、太陽電池の列、直流
変流器を備えた交流発電機、あるいはガルバーニ
電池の著電器がそれである。 電圧の印加される複数の陽極子の適当な整列
は、望ましくは海洋生殖物に晒される構造物の諸
面に近接して設置されるが、構造物からは電気的
に絶縁された状態に置く。こうした陽極子（複
数）は発電手段の陽極側に電気的に接続される。
プラツトフオームに対しては、こうした陽極子
（複数）は単にその側部に吊り下げられるか、ま
たは適当な諸点に絶縁体を以て固着して、表面が
絶縁された導体によつて電圧発生手段に接続され
る。船舶に対しては、米国特許第3133873号、同
第3718570号等に示された設計を用いるべきであ
つて、これらによると、船体から突き出ている陽
電極は船体から電気的に絶縁されていて、電圧発
生手段の陽極側に接続されている。 一つの望ましい実施の態様として、二つの脱生
殖周期のあいだの期間は低電圧を印加するように
電圧発生手段に電圧調整補助手段を付設する。
（図示されていない。）また、構造物を保護するた
めに、電圧を印加する構造物表面を電気絶縁材料
で被覆することが望ましい。これらのことは当業
技術界でよく知られていることである。 他の望ましい実施の態様として、銅―硫酸銅電
池やアルミニウム―塩化アルミニウム電池のよう
な付属電池を適当な位置に設置して、陽極子に印
加される電圧を管理することがおこなわれる。こ
うした付属電池は電圧発生手段の出力を自動的に
制御する制御器を支配させるために好んで用いら
れる。 この発明方法に従つて海洋生殖物の付着を防止
または除去するために、その防止および除去を効
果あるものとする適宜の電位差および時間が採用
される。普通は、電流密度が0.01ミリアンペア／
cm²ないし１ミリアンペア／cm²で、通電時間は１時
間中に0.5分ないし２分とするか、または電流密
度が１ミリアンペア／cm²ないし３ミリアンペア／
cm²で、通電時間は１日中に0.5分ないし２分とな
るように電位差を選定する。 また電流密度が0.05ミリアンペア／cm²ないし
0.2ミリアンペア／cm²で通電時間を１時間中に１
分間ないし1.5分間とするか、または1.3ミリアン
ペア／cm²ないし2.5ミリアンペア／cm²で通電時間
を１日中に１分間ないし1.5分間となるように電
位差を選ぶのが最適の利用方法である。 実施例 9.5mm厚の炭素鋼板を101mm×152mmの大きさに
切断した、多数の試験パネルを準備した。すべて
のパネルをサンドブラストにかけてSSPC−SP−
５の米国規格にまで研磨した。 次に記すように、各パネルに種々の被覆を施し
た。 パネル１号および２号は鱗片状不銹鋼および無
機珪酸塩を含有するマトリツクス、とくに米国イ
ンペリアル コーテイングス社製の製品名
DURAMETNo.550を以て被覆された。該被覆物
は16重量％の鱗片状不銹鋼と８重量％の無機質珪
酸塩類を含有していた。適用された被覆物の厚さ
は0.05mmであつて、パネルはこれを海水に晒す前
に30日間養生をおこなつた。 パネル５号、６号および12号の一系列は、まず
無機質珪酸塩含有マトリツクス中に亜鉛を含んだ
マトリツクスで被覆され、次いで無機質珪酸塩含
有マトリツクス中に鱗片状不銹鋼を含むマトリツ
クスで被覆された。亜鉛被覆の厚さは0.05mmで、
不銹鋼被覆の施される前に72時間の養生がおこな
われた。不銹鋼被覆の厚さも0.05mmであつた。不
銹鋼被覆を施したのち、海水に晒される前に30日
間の養生がおこなわれた。この不銹鋼被覆物の組
成は、パネル第１号および第２号に施されたもの
と同じである。無機珪酸塩含有マトリツクス中に
亜鉛を有する下塗剤としては、既述の米国インペ
リアルコーテイング社の商品DURAZINC No.
555Zがある。これの組成は、亜鉛末100重量部、
無機珪酸塩25重量部、セロソルブソルベント（米
国UCC社の商品名。エチレングリコールモノエ
チルエーテルである。）20重量部、顔料18重量部、
その他37重量部の混合物である。 パネル９号は、先ず厚さ0.05mmの前記の亜鉛被
覆が施されて72時間養生したものの上に、パネル
１号および２号に用いられたと同様の無機珪酸塩
マトリツクス中に鱗片状の金属アルミニウムが分
散されたものを塗布したのち、海水に晒される前
に30日間養生がおこなわれたものである。このパ
ネルは本発明の範囲から外れていて、比較例とし
て示すものである。 パネル15号も比較例であつて、厚さ0.05mmのビ
ニルをマトリツクスとした鱗片状金属アルミニウ
ムだけを含有する塗装だけを施して、海水に晒さ
れる前に30日間養生をしたものである。 上記各例における塗装はすべて噴霧吹付けによ
つておこなわれた。 上記各パネルは流れる海水中に101日間晒され
た。しかるのちに、各パネルは電位差発生装置に
それぞれの関連電極と接続された。印加された電
流が発生して脱スケールがおこなわれた。これら
の試験結果とデータを次に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 これらの諸データは、鱗片状不銹鋼塗装の場合
に脱スケールに著しい改良のあること、および該
不銹鋼塗装の下に亜鉛被覆を施した場合にさらに
著しい脱スケール効果のあることを示している。 これら一連の実験は、この発明に従つて、不銹
鋼を含有する塗装の施されたパネルは、海洋生殖
物を離脱したのち、基板の表面が綺麗で光輝があ
り、さらに亜鉛−不銹鋼二重塗装の場合はより一
層そのようであることを示した。これに比べて、
上記比較例の場合には、比較的に高電圧を与えて
も効果的ではなかつた。比較例におけるパネルは
またひどい腐蝕の傾向を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用された沖合プラツトフオ
ームの説明的側面図。第２図は本発明の適用され
た巨大油槽船の説明的側面図。第３図は構造体表
面に電導性の２重被膜を有するものの部分縦断面
図。第４図は構造体表面に電導性１重被膜を有す
るものの部部的縦断面図。 １……海洋環境、２……海面、３……構造物、
４……海底、５……直流電気発生手段、６……陽
極子、７……導線、８……絶縁体被覆導線、９…
…接続子、１２……亜鉛又はカドミウムを主成分
とする被膜、１３……不銹鋼を主成分とする被
膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 海洋生殖物の付着に晒された構造物の海水接
   触表面に隙間なく、クロムを合金成分の一つとす
   る不銹鋼粒子をマトリツクス中に分散させた導電
   性の塗料を以つて被覆固着させ、この被覆層に陰
   極電位を周期的に印加することによりなる海洋生
   殖物の構造物への付着を防止または離脱する方
   法。 ２ 被覆層の厚さが0.05ないし0.1mmであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ マトリツクス中にさらに無機質珪酸塩類を含
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ４ 海洋生殖物の付着に晒された構造物が、沖合
   プラツトフオーム又は船舶であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ クロムを合金成分の一つとする不銹鋼粒子の
   形状が鱗片状であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ６ 被覆層における電流密度が0.01ないし１ミリ
   アンペア／cm²であつて、通電時間が１時間中0.5
   ないし２分間となるように陰極電圧の周期的印加
   を管理することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ７ 被覆層における電流密度が１ないし３ミリア
   ンペア／cm²であつて、通電時間が１日中に0.5な
   いし２分間となるように陰極電圧の周期的印加を
   管理することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ８ 海洋生殖物の付着に晒された構造物の海水接
   触表面に隙間なく、金属亜鉛またはカドミウムを
   主成分とする導電性の被膜を定着させ、この被膜
   の上にさらにクロムを合金成分の一つとする不銹
   鋼粒子をマトリツクス中に分散させた導電性塗料
   を以つて塗装して固着させ、この二重被覆層に陰
   極電位を周期的に印加することよりなる海洋生殖
   物の構造物への付着を防止または離脱する方法。 ９ 二重被覆層の各層の厚さが0.05ないし0.1mm
   であることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の方法。 １０ 海洋生殖物の付着に晒された構造物３の海
   水接触表面に、クロムを合金成分の一つとする不
   銹鋼粒子をマトリツクス中に含有する導電性の塗
   膜を隙間なく施し、該構造物本体の海水不接触部
   位に直流電気発生手段５を設置し、該手段の陰極
   側を導線８を介して構造物基体上の接続子９に接
   続し、該手段の陽極側を、表面が電気絶縁された
   導線７を介して、構造物基体および塗膜から絶縁
   された複数個の電圧印加用陽極子６に接続し、該
   手段より発生する電位を周期的に制御するための
   調整補助手段を付設してなる海洋生殖物の構造物
   への付着を防止または離脱する装置。