JPH1060317A - 非溶出型防汚方法及び非溶出型防汚塗料組成物 - Google Patents
非溶出型防汚方法及び非溶出型防汚塗料組成物Info
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Abstract
って防汚効果を維持することができる非溶出型防汚方法
及びそれに使用される非溶出型防汚塗料組成物を提供す
る。 【解決手段】 海中構造物の海水没水部の最外層上に、
互いに相溶せず、海水に不溶である少なくとも2種の樹
脂からなる非溶出型防汚塗料組成物を塗布、硬化させ、
上記最外層を、上記樹脂のうち少なくとも1種からなる
平均粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な
突起が5〜49%の表面面積を占めるミクロ不均一構造
の硬化塗膜によって被覆する非溶出型防汚方法。
Description
及び非溶出型防汚塗料組成物に関する。
洋構築物、養殖用漁網、浮標等や、工業用水系設備等
は、生物が生息する水中に常時さらされているため、時
間の経過により、バクテリア、珪藻等の微生物が付着
し、更に大型の付着生物、例えば、フジツボ、イガイ、
アオサ等の動植物が付着する。これらにより海水に接す
る構造物等の表面が覆われると、当該部分の腐食、船舶
の船底部の海水摩擦抵抗の増大による船舶燃料効率の低
下、漁網の目詰まりによる魚介類の大量ヘイ死や作業能
率の低下、浮標の浮力低下による沈降等の被害が発生す
る。
して、従来より、防汚塗料を塗装する方法がとられてい
る。このような防汚塗料としては、トリアルキル錫含有
高分子を防汚成分とする加水分解型防汚塗料が使用され
ている。この防汚塗料は、トリアルキル錫含有高分子が
海水中の微アルカリ性雰囲気中で加水分解し、有機錫化
合物を溶出するとともに、塗料ビヒクルが水溶化し、配
合した防汚剤が溶出することにより防汚効果を得るもの
であるが、溶出する有機錫化合物は、毒性が高く、生態
に対して有害であるので、環境汚染の観点から生態に対
して安全な防汚策をとる必要があった。
く、防汚効果を得ることができるものとして、シリコー
ンゴム塗膜がよく知られている。このシリコーンゴム塗
膜は、撥水性、弾性、その他の性質を併せ持ち、これら
の性質を利用して、防汚効果を発揮するものである。し
かしながら、このような塗膜では、海水に浸漬後、極め
て早い時期に微生物の攻撃を受け、撥水性を失うので、
その後は急激に水中生物の付着が進行する。
るために、さまざまな提案がなされている。例えば、特
開昭53−79980号公報には、加硫シリコーンゴム
に流動パラフィンのようなシリコーンや金属を含まない
有機化合物を含有させる方法が開示されている。特公昭
56−26272号公報には、シリコーンゴムに分子量
2000〜30000程度のシリコーン油を含有させる
方法が開示されている。特公昭60−3433号公報に
は、シリコームゴムにワセリンのような石油溜分の低臨
界表面張力物質を加える方法が開示されている。特開昭
54−26826号公報、特公昭57−16868号公
報には、シリコーンゴムに種々の熱可塑性樹脂又はポリ
ビニルブチラール樹脂を配合する方法が開示されてい
る。しかしながら、これらの技術では、長期にわたって
防汚効果を持続させることは困難であった。
くとも表面が疎水性である平均粒径1nm〜1mmの微
粒子と樹脂塗膜とからなり、該微粒子が塗膜表面積の2
0%以上の領域に固着されている撥水性被膜が開示され
ている。しかしながら、この技術では、塗膜を形成する
際に樹脂が未硬化状態又は半硬化状態のときに微粒子を
付着させているので、長期間水中で使用した場合には、
微粒子が塗膜から外れたりして、被膜の撥水性が損なわ
れる問題があった。
み、環境に悪影響を及ぼすことなく、長期にわたって防
汚効果を維持することができる非溶出型防汚方法及びそ
れに使用される非溶出型防汚塗料組成物を提供すること
を目的とするものである。
を解決するために、海水に接触する塗膜表面の状態に着
目し、鋭意検討を行った結果、防汚塗料組成物から形成
された塗膜表面において、上記防汚塗料組成物に含まれ
る海水に不溶である樹脂のうち少なくとも1種が、平均
粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起
を形成し、上記突起が、5〜49%の表面面積を占める
ことにより、防汚成分を溶出させることなく、防汚効果
を発現させることを見いだし、本発明を完成するに至っ
た。
没水部の最外層上に、互いに相溶せず、海水に不溶であ
る少なくとも2種の樹脂からなる非溶出型防汚塗料組成
物を塗布、硬化させ、上記最外層を、上記樹脂のうち少
なくとも1種からなる平均粒径10nm〜20μmの粒
状又は円盤状の微小な突起が5〜49%の表面面積を占
めるミクロ不均一構造の硬化塗膜によって被覆する非溶
出型防汚方法に存する。
海水に不溶である少なくとも2種の樹脂からなり、上記
樹脂のうち少なくとも1種からなる平均粒径10nm〜
20μmの粒状又は円盤状の微小な突起を有するミクロ
不均一構造の硬化塗膜を形成することができる非溶出型
防汚塗料組成物であって、上記硬化塗膜の表面面積の5
〜49%が、上記平均粒径10nm〜20μmの粒状又
は円盤状の微小な突起からなり、上記樹脂は、溶剤中に
溶解又は懸濁して存在し、塗布乾燥後に、上記平均粒径
10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起を有
するミクロ不均一構造の硬化塗膜を形成することができ
るものである非溶出型防汚塗料組成物に存する。
塗料組成物を、被塗物に塗布、硬化させて、平均粒径1
0nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起が表面
面積の5〜49%を占めるようにしたミクロ不均一構造
の硬化塗膜に存する。以下に本発明を詳述する。
造物の海水没水部の最外層上に、互いに相溶せず、海水
に不溶である少なくとも2種の樹脂からなる非溶出型防
汚塗料組成物を塗布、硬化し、その硬化塗膜によって上
記最外層を被覆する。上記構造物としては特に限定され
ず、例えば、船舶の船底部、養殖用漁網、定置網用漁
網、浮標;工場、火力発電所、原子力発電所等の冷却水
路等を挙げることができる。
される非溶出型防汚塗料組成物は、互いに相溶せず、海
水に不溶である少なくとも2種の樹脂からなる。上記海
水に不溶である樹脂としては、以下の2つのグループを
挙げることができ、それぞれについて少なくとも1種ず
つ選択することができる。第一のグループとしては、ポ
リブタジエンゴム、一液硬化型シリコーンゴム、一液硬
化型エポキシ樹脂、ウレタンエラストマー等の反応硬化
型樹脂、溶剤揮発により硬化する乾燥硬化型樹脂等を挙
げることができる。第二のグループとしては、アクリル
樹脂、スチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリオキシエチ
レン−シリコーンブロック樹脂、シリコーングラフトア
クリル樹脂等の乾燥硬化型樹脂等を挙げることができ
る。
樹脂のうち、互いに相溶しない樹脂を少なくとも2種混
合することによって、海水構造物の海水没水部の最外層
上に、粒状又は円盤状の微小な突起を有するミクロ不均
一構造の硬化塗膜を形成することができる。本明細書
中、ミクロ不均一構造の硬化塗膜とは、対照的な性質を
有する2種類以上の樹脂を混合し、成膜した際に、巨視
的にはそれぞれの樹脂に分離していないが、微視的には
同種成分同士が寄り集まって形成されたミクロなドメイ
ンがアトランダムに表面に現れており、多量成分が連続
相、微量成分が分散相のいわゆる海島構造を形成してい
るものをいう。
径は、10nm〜20μmである。10nm未満である
と、粒状又は円盤状の突起とはならず、表面のミクロ不
均一構造が充分ではなく、20μmを超えると、突起の
部分が大きすぎて水中生物の付着の足場となってしまう
ので、上記範囲に限定される。
記互いに相溶せず、海水に不溶である少なくとも2種の
樹脂からなる非溶出型防汚塗料組成物を構造物の海水没
水部の最外層に塗布、硬化させて、上記最外層を、平均
粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起
が5〜49%の表面面積を占めるミクロ不均一構造の硬
化塗膜によって被覆する。
は円盤状の微小な突起は、上記硬化塗膜の全表面面積に
対して、5〜49%である。5%未満であると、表面の
ミクロ不均一構造が充分ではないため防汚効果が得られ
ず、49%を超えると、突起の部分が多すぎて、水中生
物の付着の足場となってしまうので、上記範囲に限定さ
れる。好ましくは、5〜35%である。
水没水部の最外層上を、上記平均粒径10nm〜20μ
mの粒状又は円盤状の微小な突起を有する硬化塗膜によ
り被覆することにより行われるものであり、海水接触面
である上記硬化塗膜の表面をミクロ不均一構造にするこ
とで水中生物の付着等を防ぐことができる。本発明の非
溶出型防汚方法においては、上記硬化塗膜は、巨視的に
は均一であり、海水中で変化することはなく、硬化時の
塗膜の構造をそのまま保持することができるので、長期
間安定して防汚効果を得ることができる。
に相溶せず、海水に不溶である少なくとも2種の樹脂か
らなり、上記樹脂のうち少なくとも1種からなる平均粒
径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起を
有するミクロ不均一構造の硬化塗膜を形成することがで
きる非溶出型防汚塗料組成物であって、上記硬化塗膜の
表面面積の5〜49%は、上記平均粒径10nm〜20
μmの粒状又は円盤状の微小な突起からなり、上記樹脂
は、溶剤中に溶解又は懸濁して存在し、塗布乾燥後に、
上記平均粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微
小な突起を有するミクロ不均一構造の硬化塗膜を形成す
ることができるものである。
に相溶せず、海水に不溶である少なくとも2種の樹脂か
らなる。上記海水に不溶である樹脂としては特に限定さ
れず、例えば、上記非溶出型防汚方法で説明したもの等
を挙げることができる。本発明において、上記樹脂は、
溶解性パラメーター(SP)値がそれぞれ12.5[c
al/cm3 ]1/2 未満であるものが好ましい。12.
5[cal/cm3 ]1/2 以上であると、海水に対して
著しい膨潤や溶解が起こり、不適当である。上記SP値
は、いわゆる溶剤スペクトル法で測定することができ
る。
適当量の溶剤を加え、加えられた溶剤に樹脂が可溶か否
かを確認する。上記溶剤としては、化学構造に無関係に
SP値が増大していく溶剤スペクトルを構成する溶剤で
あればよく、適宜選択して使用される。上記溶剤スペク
トルを構成する溶剤としては、例えば、「ポリマー・ハ
ンドブック(POLYMER HANDBOOK)」
〔ジェー・ブランドラップ(J.Brandrup)、
イー・エイチ・イマーガット(E.H.Immergu
t)編;ジョン・ウィレイ・アンド・サンズ(John
Wiley &Sons);1989年)VII/5
23頁の表2.1に記載されているもの等を挙げること
ができる。上記溶剤のうち、樹脂が可溶であるもののS
P値の範囲の中点を、当該樹脂のSP値とする。
径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起を
形成する樹脂としては、アクリル樹脂、スチレン樹脂、
塩化ビニル樹脂、ポリオキシエチレン−シリコーンブロ
ック樹脂、シリコーングラフトアクリル樹脂等の溶剤揮
発により硬化する乾燥硬化型樹脂を使用することが好ま
しい。本発明においては、シリコーングラフトアクリル
樹脂を使用することが最も好ましい。
均粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突
起を形成する樹脂以外の樹脂としては、ポリブタジエン
ゴム、一液硬化型シリコーンゴム、一液硬化型エポキシ
樹脂、ウレタンエラストマー等の反応硬化型樹脂、乾燥
硬化型樹脂を使用することが好ましい。本発明におい
て、上記反応硬化型樹脂のSP値の測定は、反応後のも
のでは測定不可能であるので、反応前の樹脂を使用す
る。
る樹脂の配合比率は、50重量%未満が好ましい。50
重量%を超えると、粒状又は円盤状の微小な突起を形成
しないうえ、塗膜の強度が低下する問題がある。下限値
は、上記粒状又は円盤状の微小な突起を形成することが
できる範囲であれば、特に限定されるものではない。好
ましくは、使用する樹脂の比重の差により異なるが、3
重量%以上である。
る樹脂及び上記粒状又は円盤状の微小な突起を形成する
樹脂以外の樹脂は、両者の溶解性パラメーター(SP)
値の差が、0.3〜4[cal/cm3 ]1/2 が好まし
い。
3 ]1/2 未満であると、上記樹脂が互いに相溶してしま
い、硬化塗膜が微視的にも不均一構造とならず、均一で
平滑なものになるため、水中生物が付着しやすくなる。
一方、4[cal/cm3 ]1/2 を超えると、上記2種
類の樹脂の間での相互作用がほとんどなく、そのため樹
脂同士が完全に分離状態となり、相分離を引き起こす。
上記相分離とは、対照的な性質を有する2種以上の樹脂
を混合し、成膜した際に、分子運動により同じ性質を有
する樹脂同士が集合し、それぞれの樹脂単独で成膜した
ものと同様な部分が繰り返されている状態のことをい
う。この状態においては、それぞれの樹脂の境界部分で
の塗膜の強度が弱く、硬化後に構造物の被膜としての形
態や強度を保持することができない。
る樹脂及び上記粒状又は円盤状の微小な突起を形成する
樹脂以外の樹脂は、両者の比重の差が、0.3以下であ
ることが好ましい。0.3を超えると、被膜形成時に上
下に層分離が起こり、平均粒径10nm〜20μmの粒
状又は円盤状の微小な突起を形成することができない。
れる塗膜の膜厚が、該塗膜表面に形成される粒状又は円
盤状の微小な突起の平均粒径の3倍以上であることが好
ましい。上記膜厚は、上記粒状又は円盤状の微小な突起
の平均粒径の3倍未満であっても、ミクロ不均一構造の
塗膜を得ることができるが、膜厚が薄すぎると、上記粒
状又は円盤状の微小な突起を長期間にわたって海水中で
保持することが困難である。上記膜厚は、具体的には5
0μm以上であることが好ましい。
記粒状又は円盤状の微小な突起の形成を妨げない範囲に
おいて、公知の防汚剤、殺菌剤、防藻剤;シリコーンオ
イル、パラフィン、ワセリン等の撥水性付与剤等を防汚
性能を補強することを目的として添加してもよい。
物に塗布し、乾燥、硬化させることによって、その表面
に平均粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小
な突起が5〜49%の表面面積を占めるミクロ不均一構
造の硬化塗膜を形成することができる。このミクロ不均
一構造の硬化塗膜もまた、本発明の一つである。
最外層上に上記硬化塗膜を形成させることにより、海水
接触面がミクロ不均一構造となり、水中生物の付着を防
止することができる。本発明が奏する特有の効果が発現
する理由は、必ずしも明らかではないが、以下のように
考えることができる。
が、平均粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微
小な突起を有していることにより、水中生物の付着の足
場となる部分がないため、水中生物が付着しにくいこと
が考えられる。
中生物の付着の機構によるものが考えられる。水中生物
の付着は、まず、付着する基盤を認識した後、基盤表面
に接着成分を放出し、付着する。このような付着の過程
において、基盤認識と付着とが細胞レベルで行われてい
るとする考え方があり、水中生物が付着しやすいか否か
は、生体内細胞の異物認識過程が関与していると考えら
れている。生体内細胞が基盤表面に接着成分を放出する
場合、接着成分の放出に伴って細胞膜を構成するたんぱ
く質や脂質の集合状態や流動性が変化し、その変化が刺
激となって細胞内部へ伝達され、形態変化や細胞内物質
の放出のような活性化が引き起こされると考えられてい
る。
成分からなる基盤表面に細胞が接触すると、その官能基
と強く相互作用する細胞膜成分が基盤と細胞との接触面
で高密度に分布し、異物認識が起こる。一方、異なる種
類の官能基が不均一に分布する表面、すなわち、ミクロ
不均一構造の硬化塗膜表面においては、それぞれの官能
基に応じて異なる種類の細胞膜成分が集合するために、
基盤と細胞との接触面では広範囲での同種類の膜たんぱ
く質の集合体は形成されにくく、細胞膜は非接触時に近
い状態となり、細胞内部への刺激伝達が阻害され、細胞
の異物認識が起こらない。従って、水中生物の付着が制
御されると考えられる。
0μmの粒状又は円盤状の微小な突起が表面面積の5〜
49%を占めている硬化塗膜の表面が、上述した異なる
種類の官能基が不均一に分布する表面と同一のものであ
るので、水中生物の付着が制御されると考えることがで
きる。
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
脂の製造 攪拌機と温度制御装置とを備えた重合反応容器にトルエ
ン35重量部を仕込み、105℃に保温した。メチルメ
タクリレート23重量部、2−エチルヘキシルアクリレ
ート9重量部、下記式(I)で示されるシリコーンマク
ロモノマー18重量部及び過酸化ベンゾイル0.7重量
部を、予め室温で混合した溶液を、上記反応容器内に攪
拌しながら、105℃保温下で3時間定容滴下させた。
滴下終了後、30分間攪拌保温状態を保ち、その後、ト
ルエン15重量部及び過酸化ベンゾイル0.1重量部の
混合液を同様に30分間定容滴下させた。滴下終了後、
2時間攪拌保温状態を保った後、室温に冷却した。この
ようにして得られたシリコーンアクリル樹脂はトルエン
50%濃度のワニスで、粘度100センチポイズ、分子
量約29000であった。SP値は、10.2[cal
/cm3 ]1/2 、比重は、1.15であった。
5TS、SP値9.2[cal/cm3 ]1/2 、比重
1.04)を固形分換算で94重量部、製造例1で製造
したシリコーングラフトアクリル樹脂を固形分換算で6
重量部及びトルエン100重量部を、高速ホモディスパ
ーにより分散塗料化を行い、試験塗料を得た。使用した
反応硬化型樹脂と乾燥硬化型樹脂のSP値の差は、1.
0[cal/cm3 ]1/2 、比重の差は、0.11であ
った。 実施例2 室温湿気硬化型シリコーン樹脂(信越化学社製、KE4
5TS)を固形分換算で90重量部、製造例1で製造し
たシリコーングラフトアクリル樹脂を固形分換算で10
重量部及びトルエン100重量部としたこと以外は実施
例1と同様にして試験塗料を得た。 実施例3 室温湿気硬化型シリコーン樹脂(信越化学社製、KE4
5TS)を固形分換算で70重量部、製造例1で製造し
たシリコーングラフトアクリル樹脂を固形分換算で30
重量部及びトルエン100重量部としたこと以外は実施
例1と同様にして試験塗料を得た。
5TS)を固形分換算で98重量部、製造例1で製造し
たシリコーングラフトアクリル樹脂を固形分換算で2重
量部及びトルエン100重量部としたこと以外は実施例
1と同様にして試験塗料を得た。 比較例2 室温湿気硬化型シリコーン樹脂(信越化学社製、KE4
5TS)を固形分換算で50重量部、製造例1で製造し
たシリコーングラフトアクリル樹脂を固形分換算で50
重量部及びトルエン100重量部としたこと以外は実施
例1と同様にして試験塗料を得た。
10mm×1mmのガラス板に、乾燥膜厚が100μm
となるように塗布し、1週間室温にて乾燥後、原子間力
顕微鏡(SPI3700、セイコー電子工業社製)にて
表面の微細構造を観察した。結果を図1〜図5に示し
た。
×100mm×2mmの硬質塩化ビニール板に、乾燥膜
厚が約100μmとなるように塗装し、1週間室温で乾
燥後、岡山県玉野市沖の海上筏から水深約1mで垂下し
防汚性を調査した。結果を表1に示した。
防汚塗料組成物は上述の構成よりなるので、塗料組成物
中に含まれる成分を海水中に溶出させることなく、長期
にわたって防汚効果を持続することができる塗膜を構造
物に形成させることができ、火力発電所や原子力発電所
等の冷却水路等の海水接触面に好適に使用することがで
きる。
表面の原子間力顕微鏡写真である。
表面の原子間力顕微鏡写真である。
表面の原子間力顕微鏡写真である。
原子間力顕微鏡写真である。
原子間力顕微鏡写真である。
Claims (10)
- 【請求項1】 構造物の海水没水部の最外層上に、互い
に相溶せず、海水に不溶である少なくとも2種の樹脂か
らなる非溶出型防汚塗料組成物を塗布、硬化させ、前記
最外層を、前記樹脂のうち少なくとも1種からなる平均
粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起
が5〜49%の表面面積を占めるミクロ不均一構造の硬
化塗膜によって被覆することを特徴とする非溶出型防汚
方法。 - 【請求項2】 平均粒径10nm〜20μmの粒状又は
円盤状の微小な突起が、硬化塗膜の表面面積の5〜35
%を占める請求項1記載の非溶出型防汚方法。 - 【請求項3】 互いに相溶せず、海水に不溶である少な
くとも2種の樹脂からなり、前記樹脂のうち少なくとも
1種からなる平均粒径10nm〜20μmの粒状又は円
盤状の微小な突起を有するミクロ不均一構造の硬化塗膜
を形成することができる非溶出型防汚塗料組成物であっ
て、前記硬化塗膜の表面面積の5〜49%は、前記平均
粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起
からなり、前記樹脂は、溶剤中に溶解又は懸濁して存在
し、塗布乾燥後に、前記平均粒径10nm〜20μmの
粒状又は円盤状の微小な突起を有するミクロ不均一構造
の硬化塗膜を形成することができるものであることを特
徴とする請求項1記載の非溶出型防汚方法に使用する非
溶出型防汚塗料組成物。 - 【請求項4】 常温で硬化塗膜を形成することができる
請求項3記載の非溶出型防汚塗料組成物。 - 【請求項5】 平均粒径10nm〜20μmの粒状又は
円盤状の微小な突起を形成する樹脂が、溶剤揮発により
硬化する乾燥硬化型樹脂である請求項3記載の非溶出型
防汚塗料組成物。 - 【請求項6】 平均粒径10nm〜20μmの粒状又は
円盤状の微小な突起を形成する樹脂が、シリコーングラ
フトアクリル樹脂である請求項5記載の非溶出型防汚塗
料組成物。 - 【請求項7】 平均粒径10nm〜20μmの粒状又は
円盤状の微小な突起を形成する樹脂以外の樹脂が、反応
硬化型樹脂又は溶剤揮発により硬化する乾燥硬化型樹脂
である請求項3記載の非溶出型防汚塗料組成物。 - 【請求項8】 平均粒径10nm〜20μmの粒状又は
円盤状の微小な突起を形成する樹脂の配合比率が、50
重量%未満である請求項3記載の非溶出型防汚塗料組成
物。 - 【請求項9】 平均粒径10nm〜20μmの粒状又は
円盤状の微小な突起を形成する樹脂、及び、前記平均粒
径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突起を
形成する樹脂以外の樹脂は、溶解性パラメーター値の差
が0.3〜4[cal/cm3 ]1/2 であり、比重の差
が0.3以下であるものである請求項3記載の非溶出型
防汚塗料組成物。 - 【請求項10】 請求項3〜9のいずれかに記載の非溶
出型防汚塗料組成物を、被塗物に塗布、硬化させて、平
均粒径10nm〜20μmの粒状又は円盤状の微小な突
起が表面面積の5〜49%を占めるようにしたことを特
徴とするミクロ不均一構造の硬化塗膜。
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