TW200526954A - Test system for the evaluation of a coating to biofouling and fluid shear forces - Google Patents

Description

200526954 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種用以評估能被用在天然水譬如海水中之 塗層之生物積垢及流體剪力的測試系統。本發明特別是為了使 船舶塗層之測試裝置及協定最佳化以及開發出能夠最好地模 擬船隻行進中在船舶塗裝上發生之侵蝕過程之改良加快測試 系統的需求而產生。 【先前技術】 船舶塗裝業正遭逢將塗料市場中所用基準技術重新予以 定義的巨變。從1970年代到世紀末，三丁基錫（TBT)及自拋 光塗料佔據了業界主流並且為市場提供有效、價格合理、高效 能的船隻防護錄系統以避免船隻之水下表面積垢。由於國際 海事組織（ΙΜ0 )對於TBT設下末日禁用條款(the then 1〇〇ming ban>) ’頃已開發出新的樹脂技術和塗料調配物，其使用氧化亞 銅搭配促殺生物劑而達成相同目標。在2〇〇3年丨月丨日，IM〇 ，約確認此項TBT禁令，其有效地終結TBT基塗料的生產，隨 後有二禁令要求自2008年起所有船隻上不得有TBT存在。業 界已經理解到會從船舶塗裝隨意地溶出而釋入海洋環境中^ 的制已經是過去式了。其他物f、#如毒性遠低於 之氧化亞銅也可能最終被證明對於海洋生態系統是有害 的0 ϋ 船舶塗賴晌在壓力下制發綺的塗層系統，此等塗 要有更少銅、較佳是無金屬系統，且色澤多樣化（週異 亞銅黏結劑賦予的傳統紅色）而不會犧牲船舶業所要 標二業界内部的革新刺激細發出—優良船舶塗料 t賽。，跟最近幾年内因新穎塗裝系統而被授證之多個專利 物2 ^是-’商業化產品之開發進程因為將—實驗性調配 的通常=咖、i f進射^ t顧•讀雜其功效所必須 、θ1海中暴路鎮板測試而受阻。因此需要將測試協定 200526954 最佳化或是開發出最好‘模擬船隻行進中之侵蝕過程的改 加快測試系統。 當今有多種不同測試設計被使用。 鑲板測試：靜態浸泡 美國試驗材料學會（ASTM)已出版-部被稱為D3623、、用 來測试淺沈浸之抗積垢鑲板的標準測試方法（Stan(jard t

Method for Testing Ant.fouling Panels in Shallot Submergence)〃的指南，其用於使被用來測試水中環境内之船 舶塗層的程序標準化。在此系統中，有塗層且通常是平坦的鑲 板被沈浸在一重度污染海洋環境（通常是港口區域）内並留置 一段時間藉以判斷由受測塗層提供之抗拒硬質積垢（藤壺、牡 螺）和軟質積垢（海藻、海草、海綿等）的耐受度。靜態測試 之一主要缺點在於缺乏船隻行經水時發生的磨钮力。 受測鑲板評估 ASTM D 3623對於評估浸泡後之鑲板狀況提供一極佳準 則。隨著數位攝影和網際網路的出現，要對鑲板狀況取得 資料已變得容易得多。 客觀評估是一個非常困難的程序，因為一鑲板上之積垢通 常意味著存在於每一處上的一多樣化積垢群落。能提供適當客 觀為料之最合理積垢評估是利用一測重法獲得一相對積垢 量。此等資料被用於補充藉由ASTM方法及數位攝影紀錄提佴 之主觀評估。 動態測試 ASTM D 4938救述利用高速海水流過一配備有塗層鎮板之 渠道藉以模擬船隻破水航行時之塗層侵姓。 口…此測試之另一版本見於ASTM D 4939，其一般被稱為旋轉 圓筒測試，被設計用來進行相似模擬作業。此等測試系統做為 企業的勞役者（workhorse)且能對塗層上之應力有較好的寺莫 擬。此種對於天然海水之暴露包括通常每次30天之交替的靜 200526954 態與動態循環、總時間長·度為一或多年。藉由在鑲板經過一段 時間且浸泡在一積垢環境内之後將鑲板收回，吾人可判斷抗積 垢表現如何。高速水流的使用有著一些缺點，譬如系統構造及 運作的高成本。旋轉圓筒測試設備亦可能是昂貴的、要求使用 曲，形鑲板且每一圓筒容納較少個受測鑲板。今日使用之當今 ，態測試系統的另一缺點為機器在任一時間僅以一速率模擬 铋蝕，因此要以多種等效船速進行測試即需要在侵蝕測試過程 中改變圓筒旋轉或是水速。 心在GB 1 457 590中已就船舶塗裝在相對移動海水内的效 能予以測試。有抗積垢塗料覆蓋之碟片被安裝在一受一電動馬 ，驅動之軸上且被浸泡在一裝在一容器内之流動海水中，該容 器有一入口和一溢流口。碟片之周邊速率為38節（43. 7英里 此測試系統之缺點主要在於單一速率模擬、缺乏生物 件以及_容關繞轉碟片騎在升高速率造成 的渴流。 【發明内容】 力的提個崎估塗層之生物積垢及流體剪 測試之一第-觀點，在此提出一種用以評估（動態 統，其包ί層在天絲水巾之生物義及流财力的測試系 —用於固持受測鑲板之支撐結構物， 在鑲?之一第一陣列，該等受測鑲板被排， 鑲制平-，該等幻 支揮結構物上之該， -理解到在本說明書中，軸祕—假絲，其並非測試系 200526954 統之一立體材料元件。 迥異於GB 1 457 590所述，依據本發明之測試系統容許 (i)多速率模擬、（ii)完全相同或至少相似於船身在實際^ 況中經歷之生物積垢狀況的生物積垢狀況調整、及（Hi)因 為不需要以容器圍繞該系統故即使在高速率也幾乎沒有渦、、ώ 的模擬。 較佳來說，依據本發明之測試系統的支撐結構物包括用來 支^該第一受測鑲板陣列之（a) —碟片或是（b)多個同心支 撐環。 一為容許在僅使用一個依據本發明之測試系統的條件下模 擬二巧或更多不同速率當中的多種速率，該第一受測鑲板陣列 包括較佳三圈、四圈或更多圈受測鑲板同軸圓圈，每一同軸圓 ，對應於該測試系統以其軸線為中心旋轉時之一相異測試速 在依據本發明之測試系統的特佳實施例中，該測試系統包 ，^少—第二受測镶板陣列，該第二受測鑲板陣列被排列在該 结構物上離該第_受測鑲板陣列—段轴向距離，該支撐姓 ，物包括用來支揮該第二受測鑲板陣列之⑷—碟 ^ 二個，心支撐環或是⑹其他支撐树，第二受測^反) ιί=ΐ早圈、兩圈、三圈、四圈或更多圈有間隔受測鑲板之 誃去m有二/三或更多陣列之個別相隔受測鑲板排列在 =信《:冓物上㈠目互間有軸向距離），較佳每—陣列（亦即 陣列）被排列成⑷以相同軸線為中心成二個或 更夕^轴圓圈且⑻處於一大致垂直於該相同轴線的平面内' 板該第―、第二、及可麟在的任何其他受測鎮 ίΐϊΓίΐ同類型的支獅構物支揮，脚被碟片、同心支 存在的任何其他受測鑲板陣列，該支撐结構物較佳 200526954 是相同直徑。倘若是使用三個或更多支撐結構物（例如碟片） 以便支撐三個或更多受測鑲板陣列，該等支撐結構物較佳 列成軸向等距。 依據本發明之測試系統的驅動總成較佳包括一用來使該 ，一受，鑲板陣列以該轴線為中心旋轉的軸，該支撐結構物被 安裝在該軸。倘若在依據本發明之測試系統中存在兩個或更多 陣列，該軸較佳被排列為同時驅動所有陣列。然後（假想）驅 動^軸線通常與該支撐結構物上第一受測鑲板陣列能據以圍 繞旋轉之第-_二個或更多_關之（假想）軸線全 同（參見下文對於較佳實施例及圖式之說明）。 較佳來說，本發明測試系統中使用的受測鑲板在被供予塗 層之至少一側是平坦的。整體而言，以使用兩側皆平坦的受 镶板為較佳。 、較佳來說，受測鑲板是矩形或梯形的形狀，且受測鑲板較 佳被排列為使其相互隔開。 依據本發明之一第二觀點，在此提出一種用以評估一基板 工層在水中之生物積垢及/或流體剪力的方法，其包括 長1供一或多個已被塗上一待評估塗層的受測鎮板， 杳利用所&供该（等）受測鑲板組裝一依據本發明（前述 只施例其中一實施例）之測試系統， 將組好的該測試系統浸入水中使所提供該等鑲板與水接 觸， 、 以一既定轉速轉動該測試系統一段既定時間， 上在旋轉後評估該等受測鑲板之生物積垢及/或流體剪力 效果。 較佳來說，該測試系統被自由地浸入水中，使 統被圍蔽在一 ®筒或其他容器内之測試架 =如 Ν依據GB 1 457 590之情況）減少。 200526954 湖水ti，。本發明之方法可用在天然海水或是來自天然河水或 試系層I在兩不同速率下之測試結果，在測 裝於離軸“二離之處測= 二個或更多同軸關當中的不同兩^鑲板刀配在第一陣列之 二在速=說，該測試系統之所有鎮板均 本發明之-第三觀點關於利用一依 ;層之生物積垢及流體剪力。前文= 輯的㈣麵鑛财伽此第三觀點 【實施方式】 =參照較佳實施做所關式更進—步說明本發明。 置〇及據====以(以下亦稱為、'動態測試裝 態測試裝置已被設計用來解決與動態測試有 ϋ使用、及多船速同時模擬。—較佳‘ 地以置園 平地定向知域環賴_ (參· 固持在邊緣上。然後有可能在—中部上建構出可n， ί^η的多個環結構物。此示於圖2中，據此有四個平行i社 構物10、12、14和16被-軸20帶動且被排列在一框架結^ 200526954 安由於離切 和剪同位置的鎮板會因而遭受不同速度 裝置1板件該 地女裝而非在一圓筒或其他容器内。特佳為在海 J使用碟片取代環結構物10、12、14、16。 實例： 且=來在镶板兩侧Λ進行侵侧試。將一 【主要元件符號說明】 2 内圈鑲板 4 中圈鑲板 6 外圈鑲板 10 平行環結構物 12 平行環結構物 π 200526954 14 平行環結構物 16 平行環結構物 20 軸 22 同軸支撐環 24 同軸支撐環 26 同轴支撐環 28 同轴支撐環 30 框架結構物

12

Claims (1)

1. 200526954 十、申請專利範圍： 1· 一種用以評估一塗層在天然海水中之生物積垢及流體剪力 的測試系統，其包括： 一用於固持受測鑲板之支撐結構物； 峨板之一第一陣列（2,4,6)，該等受測鎮板被排 圃日'ϋ結構物上⑷以一轴線為中心成二個或更多同轴圓 側於糾線辭邮，料受測镶板在 一驅動總成，其被排列為使得在該支推結 受測鑲板陣列（2, 4,6)能以該軸線為中心旋轉職J^第一 第1項之職祕，其巾該支撐結構物包括 陣列之⑷-碟片⑽或是工 如申請專利範圍第！或2項之測試系 (2’4’6)包括三圈、四圈或更多圈受 第二t=r，範圍項中任-項之測試系統 ’其‘括‘少一 受剩妓料雜场該第- 一碟物來支職第二受_板_之η 件且（）或疋⑻多個同心支撐環或是(c)車其他之支= 顒古戸^第二受測鑲板陣列包括單圈、兩圈、：願 圈有間隔受測鑲板之同軸圓圈。 一圈、四圈或更多 •、如以上申请專利範圍項中任一 -用來使該第一受測鑲板陣列’2 s :’其中該驅動總 鑲板在被供予塗層之至少-側是平坦的4糸、先，其中該等受測 13 200526954 么剪一力種的用;=一包 塗亡一待評估塗層的受測鑲板， 中任一項之χ測鑲板組裝如以上申請專利範圍項 水接ί組好的該戦祕浸人树使所提供料受測鑲板與 ，一既定魏轉動剌試系統—觀定 果。在旋概雜料制鑛之錄無及/賴體剪力效 ^，申研專利細第7項之方法，其巾 m狀找⑽棘衫然海水或 =·如中請專利範圍第7至9項中任_項之方法 至少二個具備相同塗層之受測鎮板Si離 如申請專利範圍第7至10項中任一項之方法， 该已組好測試系統之一同轴圓圈内的受八τ芏夕= 咖删m/roin範圍内之周邊速率旋轉。又购板破以一在 12. —種利用如申請專利範圍第1至6項中任— 、、先評估一船舶抗積垢塗層之生物積垢及流體剪力的方法、