DE69829366T2

DE69829366T2 - Elektrochemische antifouling-vorrichtung mit unterwasserstruktur und verfahren zur herstellung der unterwasserstruktur

Info

Publication number: DE69829366T2
Application number: DE69829366T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Koganei-shi MATSUNAGA; Tsuruo Soka-shi NAKAYAMA; Hitoshi Soka-shi WAKE; Kin-ichi Soka-shi OZAWA; Noriyuki Koganei-shi NAKAMURA; Nobuyuki Chuo-ku MURAKAMI; Hiromichi Soka-shi TAKAHASHI; Toshihiro Soka-shi TAKIMOTO; Hideo Soka-shi KADOI
Original assignee: Pentel Co Ltd
Current assignee: Pentel Co Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2018-08-27
Also published as: EP0985639A4; DE69829366D1; WO1999043618A1; EP0985639A1; EP0985639B1; US6197168B1; CA2288141A1

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen (Antifouling-Vorrichtung) bei Unterwasserstrukturen, die zur elektrochemischen Bekämpfung von Organismen geeignet ist, die an Wasserkontaktflächen von Unterwasserstrukturen anhaften wie an Wasserfahrzeugen, Fischernetzen, Meeresbauwerken, Kühlwassereinlassrohren von Wasserfahrzeugen, Meerwasserkühlungseinlassrohren oder Kühlrohrleitungen, die in Kraftwerken oder Küstenanlagen verwendet werden, Rohrleitungen zum Transport von Meerwasser, Speisewasserrohrleitungen und dergleichen, und ein Verfahren zum Herstellen von Unterwasserstrukturen, die in dieser Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Es ist eine große Zahl von Organismen in Meerwasser oder Frischwasser vorhanden, und diese zeigen pathogene Wirkung oder haften an Oberflächen von Unterwasserstrukturen an, was zu verschiedenen Problemen führt. Wenn zum Beispiel Organismen anhaften, erhöht sich der Antriebswiderstand von Wasserfahrzeugen, die Wärmeaustauscheffizienz von Kühlrohrleitungen in thermoelektrischen Kraftwerken verringert sich und große Organismen, die an der Innenseite von Kühlrohrleitungen anhaften und wachsen, lösen sich ab und verstopfen die Kühlrohrleitungen. Ferner wird eine große Menge Wasser bei der Nahrungsmittelverarbeitung oder Trinkwassergewinnung und in Sanitäranlagen verwendet und wird durch Wasserversorgungsleitungen geführt. Wenn Mikroorganismen an der Innenseite von Wasserversorgungsleitungen anhaften und wachsen, werden die Mikroorganismen in Produkte eingeschleppt, was ernsthafte Beeinträchtigung der Produktqualität heraufbeschwört.
Allgemein ist der Mechanismus des Anhaltens von Organismen an Wasserkontaktflächen von Unterwasserstrukturen wie folgt. Zunächst werden adhäsive Gram-negative Bakterien auf den Oberflächen von Unterwasserstrukturen adsorbiert und scheiden große Mengen an schleimartigen Stoffen aus, die von Lipiden abgeleitet sind. Ferner werden Gram-negative Bakterien auf dieser Schleimschicht angesammelt und wachsen, so dass sie einen Biofilm bilden. Und große Organismen wie Algen, Schalentiere, Muscheln und dergleichen haften an dieser Biofilmschicht an, und die großen anhaftenden Organismen proliferieren und wachsen, so dass schließlich die gesamten Wasserkontaktflächen der Unterwasserstrukturen bedeckt sind.
In den letzten Jahren wurde als Verfahren zur Verhinderung von Verunreinigungen aufgrund von an Wasserkontaktflächen anhaftenden Organismen wie an Wasserfahrzeugen, Fischernetzen, Speisewasserrohren und dergleichen, ein Verfahren zum elektrochemischen Bekämpfen von Organismen, die an Unterwasserstrukturen anhaften, ohne Erzeugung von schädlichen Substanzen wie Chlor und dergleichen vorgeschlagen. Dieses elektrochemische Bekämpfungsverfahren besteht darin, dass wenn ein Potential über einem bestimmten Potential, bei dem eine direkte Reaktion mit Mikroorganismen festgestellt wurde, auf Mikroorganismen angewendet wird, Coenzym A, eine der Redoxsubstanzen in Mikroorganismen reversibel oxidiert wird, was es ermöglicht, Mikroorganismen durch Induzieren einer Abnahme der Atmungsaktivität der Mikroorganismen und einer Permeationsbarriere von Membranen der Mikroorganismen abzutöten (Japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-91821/1994). Das heißt, ein Verfahren zum Verhindern der Adhäsion von großen Organismen durch elektrochemische Beeinflussung der Adhäsion von Gram-negativen Bakterien wird beschrieben.
Als Gerät zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur, die mit Meerwasser oder Frischwasser in Kontakt ist, unter Verwendung des oben beschriebenen elektrochemischen Bekämpfungsverfahrens, umfasst ein Gerät eine Unterwasserstruktur, deren Wasserkontaktfläche mit einer leitfähigen Harzschicht überzogen ist, wie einem leitfähigen Kautschuk, einem leitfähigen Beschichtungsfilm oder dergleichen, einer gegenüberstehend angeordneten Gegenelektrode, damit sie nicht mit der leitfähigen Harzschicht in Kontakt kommt und einer Energiezufuhr zur Durchleitung eines Gleichstroms durch die leitfähige Harzschicht und die Gegenelektrode.
Die leitfähige Harzschicht im oben beschriebenen Gerät zur Verhinderung von Verunreinigungen ist durch Dispergieren von leitfähigen feinen Partikeln aus Russ, Graphit oder dergleichen in einem Syntheseharz ausgebildet. Wenn ein Potential in Meerwasser auf die leitfähige Harzschicht aufgebracht wird, die solche leitfähigen feinen Partikel enthält, wird das Meerwasser elektrolysiert, so dass schädliches Chlor gebildet wird. Es besteht die Gefahr, dass das erzeugte Chlorgas Korrosion einer Unterwasserstruktur aus Metall beschleunigen kann, das Wachstum von Fischkulturen inhibiert wird und weitere Einflüsse auf das Ökosystem. Dementsprechend wird, wenn ein leitfähiges Harz in einer Elektrode verwendet wird, Potentialsteuerung vorgenommen, wobei eine Referenzelektrode zum Aufbringen eines akkuraten Potentials verwendet wird, bei dem Meerwasser nicht elektrolysiert wird (Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-78482/1992 und Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-313379/1992).
Wenn eine Fläche einer Gegenelektrode kleiner ist als eine Fläche einer leitfähigen Harzschicht in der Potentialsteuerung unter Verwendung dieser Referenzelektrode, wird das Potential der Gegenelektrode erhöht, und schädliches Chlor wird durch Elektrolyse von Meerwasser erzeugt.
Daher ist es erforderlich, dass die Fläche der Gegenelektrode erweitert wird und dass die Gegenelektrode gegenüber der leitfähigen Harzschicht in einem festen Abstand zwischen der Gegenelektrode und der leitfähigen Harzschicht gelegen ist. Wenn jedoch eine Gegenelektrode mit einer großen Fläche gegenüber dem Rumpf von Seeschiffen gelegen ist, treten andere Probleme auf wie Erhöhung des Antriebswiderstands aufgrund der Gegenelektrode, Beschädigung der Gegenelektrode durch Kontakt der Gegenelektrode mit einem Pier bei Stop in einem Hafen, ferner Beschädigung des Rumpfes und dergleichen. Außerdem ist bei Kühlwasseransaugleitungen das Volumen in der Rohrleitung begrenzt. Wenn eine Gegenelektrode mit großer Fläche angeordnet wird, wird die Wasserzufuhrkapazität verringert, und ferner ist es in einigen Arten oder Strukturen einer Unterwasserstruktur unmöglich, eine Gegenelektrode anzubringen. Dementsprechend besteht Bedarf an einem neuen elektrochemischen Gerät zur Verhinderung von Verunreinigungen einer Unterwasserstruktur, das die oben genannten Probleme lösen kann.
JP-B2-7-024822 offenbart ein Antifoulingverfahren umfassend Auskleiden eines Artikels, der Bewuchs (Fouling) ausgesetzt ist, mit einer leitfähigen Bahn, Anordnen des Artikels, eines Elektrodenelements und einer Referenzelektrode in Meerwasser und Aufbringen eines elektrischen Gleichstroms auf die leitfähige Bahn und das Elektrodenelement, um Adhäsion von Mikroorganismen zu verhindern. Die leitfähige Bahn umfasst eine Mischung aus einer unlöslichen leitfähigen Substanz mit einem Kautschuk oder einem thermoplastischen Harz.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird eine elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen, ein Verfahren zur Herstellung einer Unterwasserstruktur mit einer Oberfläche zur Verhinderung von Verun reinigungen und ein Verfahren zur elektrochemischen Bekämpfung von Organismen unter Verwendung einer elektrochemischen Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen gemäß der Ansprüche 1 bis 21 zur Verfügung gestellt.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur zur Verfügung zu stellen, die Adhäsion von Organismen, Ablagerungem und dergleichen auf einer Oberfläche einer Unterwasserstruktur durch elektrochemische Bekämpfung von Organismen verhindern kann und einen Effekt zur Verhinderung von Verunreinigungen über einen langen Zeitraum beibehalten kann, ein Verfahren zur Herstellung einer Unterwasserstruktur, die in dieser Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen verwendet wird, und ferner ein Verfahren zur elektrochemischen Bekämpfung von Organismen unter Verwendung dieser Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen.
Das heißt, die elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Unterwasserstruktur, bei der mindestens die Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen aus einem leitfähigen Film gebildet ist, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger darauf aufgebracht wird, eine Gegenelektrode, die so gelegen ist, dass sie nicht mit der Unterwasserstruktur in Kontakt ist, und eine Energieversorgungseinheit, um einen Gleichstrom durch die Unterwasserstruktur mit dem darauf ausgebildeten leitfähigen Film und die Gegenelektrode aufzubringen. Eine solche Vorrichtung kann als Zweielektrodensystem bezeichnet werden, weil es zwei Elektroden aufweist, die aus dem leitfähigen Film der Unterwasserstruktur gebildete Arbeitselektrode und die Gegenelektrode.
Es kann ferner eine Referenzelektrode zwischen der Unterwasserstruktur und der Gegenelektrode angebracht sein, was es möglich macht, ein auf den leitfähigen Film der Unterwasserstruktur aufgebrachtes Potential mit guter Genauigkeit zu steuern. Die Vorrichtung mit der Referenzelektrode kann als Dreielektrodensystem bezeichnet werden, weil es drei Elektroden aufweist, die aus dem leitfähigen Film der Unterwasserstruktur gebildete Arbeitselektrode, die Gegenelektrode und die Referenzelektrode.
In der elektrochemischen Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit einer solchen Struktur ist der leitfähige Film ohne Erzeugung von Chlor auf der Unterwasserstruktur ausgebildet. Dementsprechend tritt selbst im Falle der Verwendung des Zweielektrodensystems, bei dem es schwierig ist, das aufgebrachte Potential genau zu steuern, keine Chlorerzeugung aufgrund der Veränderung des Potentials auf, und daher besteht keine Gefahr einer Meeresverunreinigung mit schädlichem Chlor. Ferner wird im Falle des Dreielektrodensystems kein Chlor vom leitfähigen Film erzeugt, wenn das Potential der Gegenelektrode sich verändert, so dass die Fläche der Gegenelektrode verringert werden kann.
Ein weiteres Beispiel der elektrochemischen Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen der Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Unterwasserstruktur umfassen, bei der mindestens die Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen aus einem leitfähigen Film gebildet ist, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger darauf aufgebracht wird, und bei der der leitfähige Film mit einem Isolierabschnitt unterteilt ist, und einer Energieversorgungseinheit zur Leitung eines Gleichstroms durch jeden der mit dem Isolierabschnitt unterteilten leitfähigen Filme. In einer solchen Struktur ohne eine Gegenelektrode ist es möglich, die Struktur der Vorrichtung zu vereinfachen.
Der auf dem Substrat der Unterwasserstruktur, die bei der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen der vorliegenden Erfindung verwendet ist, ausgebildete leitfähige Film kann aus einem Metall oder seinen Verbindungen gebildet sein. Speziell kann er aus irgendeinem Ventilmetall, einem Metallnitrid, einem Metallcarbid, einem Metallborid oder einem Metallsilicid gebildet sein. Diese leitfähigen Filme haben eine hohe Korrosionsbeständigkeit und sind ziemlich stabil ohne Auflösung durch die Potentialanwendung, und besitzen eine hohe Verschleißbeständigkeit. Auf diese Weise können sie Organismen bekämpfen und Verunreinigungsverlust über einen langen Zeitraum verhindern. Da diese leitfähigen Filme ferner einen niedrigen elektrischen Widerstandswert aufweisen, ist der Potentialabfall aufgrund des elektrischen Widerstands des leitfähigen Films reduziert und der Organismenverunreinigungsverlust der Unterwasserstruktur mit einer großen Flächenausdehnung kann vermieden werden.
Als bevorzugter leitfähiger Film kann ein Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid verwendet werden. Ein Verfahren zur Herstellung einer Unterwasserstruktur mit einem aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid gebildeten leitfähigen Film umfasst die Schritte zum Ausbilden eines Metalldrahts in Metallschmelzepartikel, in Kontakt bringen der Metallschmelzepartikel mit einem gekühlten stickstoffhaltigen Gas zum Nitrieren der Oberflächen der Metallschmelzepartikel und Überführen der Metallschmelzepartikel in einen unterkühlten Zustand und Laminieren der Metallschmelzepartikel im unterkühlten Zustand auf das Substrat der Unterwasserstruktur, so dass sich ein Sprühbeschichtungsfilm ausbildet.
Ein bevorzugtes Beispiel der Energieversorgungseinheit in der oben genannten Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen des Dreielektrodensystems weist einen Potentialsteuerteil auf, der elektrisch verbunden ist mit einer aus dem leitfähigen Film der Unterwasserstruktur gebildeten Arbeitselektrode, der Gegenelektrode und der Referenzelektrode, und einen Datenverarbeitungsteil, der die Steuerung des Potentials an den Potentialsteuerteil angibt. Im Potentialsteuerteil wird das vom Datenverarbeitungsteil angegebene Potential auf die Arbeitselektrode und die Gegenelektrode aufgebracht, und die Potentiale der Referenzelektrode und der Arbeitselektrode werden gemessen, so dass die Messwerte an den Datenverarbeitungsteil gegeben werden. Im Datenverarbeitungsteil werden die vom Potentialsteuerteil eingegebenen Potentialmesswerte analysiert, so dass die Angabe der Potentialsteuerung an den Potentialsteuerteil eingestellt wird. Ein solches Feedback der Information vom Potentialsteuerteil zum Datenverarbeitungsteil kann die Möglichkeit zum Empfang des Einflusses der Umgebung oder Beeinflussung der Umgebung minimieren.
Wenn Organismen unter Verwendung der oben genannten Vorrichtung zu Verhinderung von Verunreinigungen elektrochemisch bekämpft werden, wird ein das Potential von 0,1 bis 5 V gegen SCE auf die Unterwasserstruktur mit dem darauf ausgebildeten leitfähigen Film aufgebracht, wodurch Organismen durch eine direkte Elektronentransferreaktion von an der Oberfläche des leitfähigen Films anhaftenden Organismen und/oder durch ein OH-Radikal, das durch Elektrolyse von Wasser erzeugt ist, elektrochemisch abgetötet oder bekämpft werden können.
Ferner wird das Potential von 0,1 bis 5 V gegen SCE auf die Unterwasserstruktur mit dem darauf ausgebildeten leitfähigen Film aufgebracht, wodurch an der Oberfläche des leitfähigen Films anhaftende Organismen durch das OH-Radikal, das durch Elektrolyse von Wasser erzeugt ist, elektrochemisch abgetötet oder bekämpft werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die ein Beispiel einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
2 ist eine Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
3 ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
4 ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
5 ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
6 ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
7 ist eine Ansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
8 ist ein elektrisches Blockdiagramm einer Energieversorgungseinheit in den in den 6 und 7 gezeigten elektrochemischen Vorrichtungen zur Verhinderung von Verunreinigungen.
9 ist ein Taktdiagramm eines Ausgabepotentials und eine Ausgabezeit in der Energieversorgungseinheit von 8.
10 ist ein elektrisches Blockdiagramm im Potentialsteuerteil von 8.
11 ist ein Blockdiagramm der Kommunikation zwischen dem Datenverarbeitungsteil und dem Potentialsteuerteil in der Energieversorgungseinheit von 8.
12 ist ein Blockdiagramm der Kommunikation zwischen dem Datenverarbeitungsteil und dem Potentialsteuerteil eines Beispiels mit einer Mehrzahl von Potentialsteuerteilen in 11.
13 ist ein elektrisches Blockdiagramm einer Energieversorgungseinheit in einem Beispiel mit einer netzartigen Unterwasserstruktur.
14 ist ein elektrisches Blockdiagramm eines Beispiels mit einer Mehrzahl von Referenzelektroden in 13.
15 ist eine elektrisches Blockdiagramm eines Beispiels, bei dem ein Temperatursensor und ein pH-Sensor im Beispiel von 13 angebracht sind.
16 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film zeigt.
17 ist eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film zeigt.
18 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film zeigt.
19 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film zeigt.
20 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film zeigt.
21 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film zeigt.
22 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid zeigt.
23 ist eine Schnittansicht, die ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid zeigt.
24 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid zeigt.
25 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid zeigt.
26 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid zeigt.
27 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid zeigt.
28 ist eine Schnittansicht, die noch ein anderes Beispiel einer Laminatstruktur einer Unterwasserstruktur mit einem leitfähigen Film aus einem Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid zeigt.
29 ist eine Ansicht, die eine Spritzeinrichtung zum Ausbilden eines Sprühbeschichtungsfilms aus einem Metallnitrid erläutert.
30 ist eine Ansicht, die eine Vorrichtung erläutert, die in einem Test zur Bestimmung der Dauerhaftigkeit eines Sprühbeschichtungsfilms verwendet wird.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden unten ausführlich mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Ansicht, die eine Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen eines Zweielektrodensystems für eine Unterwasserstruktur in der vorliegenden Erfindung darstellt. Ein leitfähiger Film 2 ist ausgebildet, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger auf einer Oberfläche (Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigung) in Kontakt mit Meerwasser oder Frischwasser 7 in ei nem Substrat 1 einer Unterwasserstruktur aufgebracht wird. Der gesamte Körper, in dem der leitfähige Film 2 auf dem Substrat 1 ausgebildet ist, wird Unterwasserstruktur 3 genannt. Der leitfähige Film wird später beschrieben.
Ein Gegenelektrodensubstrat 4 ist so angeordnet, dass es nicht mit dem leitfähigen Film 2 der Unterwasserstruktur 3 in Kontakt ist. Ein leitfähiger Film 2, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger aufgebracht wird, und der der gleiche ist wie der, der auf dem Substrat 1 der Unterwasserstruktur ausgebildet ist, ist auf der Oberfläche des Gegenelektrodensubstrats 4 ausgebildet. Der auf der Oberfläche des Substrats 1 der Unterwasserstruktur 3 ausgebildete leitfähige Film 2 und der auf der Oberfläche des Gegenelektrodensubstrats 4 ausgebildete leitfähige Film 2 sind mit einer Energieversorgungseinheit 6 durch Leitungsdrähte 5 verbunden. Die Energieversorgungseinheit 6 ist eine Einheit zur Leitung eines Gleichstroms durch den leitfähigen Film 2 der Unterwasserstruktur 3 und den leitfähigen Film 2 des Gegenelektrodensubstrats 4 und weist eine Funktion auf, die die Polarität wechseln kann.
2 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels einer modifizierten Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit einem Zweielektrodensystem einer Unterwasserstruktur in der vorliegenden Erfindung. Sie unterscheidet sich von 1 darin, dass keine Gegenelektrode angebracht ist. Der leitfähige Film, der kein Chlor erzeugt, wenn in Meerwasser ein Potential aufgebracht wird, ist auf der Oberfläche des Substrats 1 der Unterwasserstruktur 3 ausgebildet. Dieser leitfähige Film ist in einen leitfähigen Film 2a und einen leitfähigen Film 2b in einem solchen Zustand unterteilt, dass diese mit einem festen Spalt 8 vollständig isoliert sind. Dieser Spalt 8 kann mit einem Isoliermaterial wie einer anorganischen Substanz, einer organischen Substanz oder einer organischen Substanz gefüllt mit einer anorganischen Substanz gefüllt sein.
Die leitfähigen Filme 2a und 2b sind jeweils mit der Energieversorgungseinheit 6 durch Leitungsdrähte 5 verbunden. Übrigens, wenn die Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen breit ist, sind die leitfähigen Filme 2a, 2b weiter in viele Teile unterteilt, wodurch der Effekt zur Verhinderung von Adhäsion von Organismen stärker erhöht ist.
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels, in dem eine modifizierte Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit einem Zweielektrodensystem der Unterwasserstruktur in der vorliegenden Erfindung bei einem Speisewasserrohr angewendet ist. Ein leitfähiger Film 2a und ein leitfähiger Film 2b sind auf der Innenseite eines Substrats 1 des Speisewasserrohrs 9 in einem solchen Zustand, dass diese mit festen Spalten 8a und 8b vollständig isoliert sind. Meerwasser oder Frischwasser 7 kann im Speisewasserrohr 9 fließen. Der Spalt 8a und der Spalt 8b können mit einem Isoliermaterial wie einer anorganischen Substanz, einer organischen Substanz oder einer organischen Substanz gefüllt mit einer anorganischen Substanz gefüllt sein. Der leitfähige Film 2a und der leitfähige Film 2b sind jeweils mit einer Energieversorgungseinheit 6 durch Leitungsdrähte 5 verbunden.
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels, in dem eine modifizierte Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit einem Zweielektrodensystem der Unterwasserstruktur in der vorliegenden Erfindung bei einer Speisewasserrohranordnung angewendet ist. In diesem Beispiel ist ein leitfähiger Film 2 auf der Innenseite jedes Speisewasserrohrs 9 ausgebildet und eine große Anzahl von Speisewasserrohren sind mit Flanschen 9a, 9b verbunden, die auf den Außenseiten beider Enden der Speisewasserrohre 9 angebracht sind, um eine lange Speisewasserrohranordnung auszubilden. Eine Packung 10 aus einem Siliconkautschuk, NBR, einem Naturkautschuk oder dergleichen mit einer Isoliereigenschaft ist in einem Verbindungsteil zwischen benachbarten Flanschen 9a, 9b eingesetzt, um die benachbarten leitfähigen Filme 2, die auf den Innenseiten der Speisewasserrohre 9 ausgebildet sind, in den isolierten Zustand zu versetzen. Übrigens sind die beiden Flansche 9a, 9b des Verbindungsteils, die die Packung 10 halten, mit einem Bolzen 11 und einer Mutter 12 befestigt. Meerwasser oder Frischwasser 7 kann in der Anordnung von Speisewasserrohren 9 fließen und die leitfähigen Filme 2 der Speisewasserrohre 9 sind jeweils mit einer Energieversorgungseinheit 6 durch Leitungsdrähte 5 verbunden.
5 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels, in dem eine modifizierte Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit einem Zweielektrodensystem der Unterwasserstruktur in der vorliegenden Erfindung bei einem Fischernetz angewendet ist, wie einem festen Ufernetz, einem Fischgehege oder dergleichen. Bei einem Fischernetz 13a und einem Fischernetz 13b ist ein leitfähiger Film, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential aufgebracht wird, auf einem Substrat des Fischernetzes ausgebildet, und diese sind in bestimmten Positionen gelegen, indem sie auf einem Rahmen 14 aus einem Isoliermaterial befestigt sind. Ferner sind das Fischernetz 13a und das Fischernetz 13b mit auf ihren Oberflächen ausgebildeten leitfähigen Filmen jeweils mit einer Energieversorgungseinheit 6 durch Leitungsdrähte 5 verbunden.
Wenn eine Spannung, die die ein Potential, das in der Lage ist, Wasserorganismen abzutöten, erhalten wird, selbst wenn die Leitfähigkeit von Meerwasser oder Frischwasser sich ändert, auf den leitfähigen Film 2 in der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Zweielektrodensystem wie in 1 gezeigt durch die Energieversorgungseinheit aufgebracht wird, wird ein positives Potential auf den leitfähigen Film 2 aufgebracht, der auf der Unterwasserstruktur ausgebildet ist, und ein negatives Potential wird auf den leitfähigen Film 2 aufgebracht, der auf dem Gegenelektrodensubstrat aufgebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt werden das positive Potential und das negative Potential periodisch auf den leitfähigen Film aufgebracht, indem die Polaritäten der aufgebrach ten Potentiale periodisch verändert werden, wodurch auf der Oberfläche des leitfähigen Films anhaftende Wasserorganismen abgetötet und entfernt werden können.
Indessen ist bei den modifizierten Beispielen der in den 2 bis 5 gezeigten Vorrichtungen zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Zweielektrodensystem die Gegenelektrode weggelassen. Dementsprechend kann sie als Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen bei einer komplizierten Unterwasserstruktur verwendet werden, bei der die Gegenelektrode nicht angebracht werden kann und ferner als Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen eines Speisewasserrohrs, das aus einem komplizierten Spiralrohr mit einem geringen Innendurchmesser gebildet ist.
Bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Zweielektrodensystem wurde ein Potential aufgrund der Abweichung von einem Gleichgewichtswert eines Potentials wegen der Polarisierung oder der Veränderung der Leitfähigkeit von Meerwasser verändert, wodurch es schwierig war, ein Potential akkurat zu beeinflussen. Indessen ist bei der vorliegenden Erfindung der leitfähige Film, der bei Aufbringen eines Potentials in Meerwasser kein Chlor erzeugt, auf dem Substrat der Unterwasserstruktur ausgebildet, wodurch eine Spannung, die hoch genug ist, dass sie in der Lage ist ein Potential aufrechtzuerhalten, das in der Lage ist Wasserorganismen abzutöten, aufgebracht werden kann und wirksame Verhinderung eines Verlusts durch Organismenverunreinigung vorgenommen werden kann, selbst wenn die Veränderung des Potentials durch die Polarisierung oder die Veränderung der Leitfähigkeit von Meerwasser auftritt. Ferner erfolgt selbst wenn ein hohes Potential auf den leitfähigen Film aufgebracht wird, keine Erzeugung von schädlichem Chlor durch Elektrolyse von Meerwasser. Dementsprechend tritt, selbst wenn das Substrat der Unterwasserstruktur aus einem Metall mit geringer Korrosionsbeständigkeit gebildet ist, wie Eisen, Aluminium oder dergleichen, keine Korrosion des Substrats auf, noch besteht die Gefahr einer Wachstumsinhibierung von Fischkulturen oder einer Meeresverschmutzung.
Übrigens betrifft in der vorliegenden Beschreibung der „leitfähige Film, der bei Aufbringen eines Potentials kein Chlor erzeugt" einen Fall, wo Chlor in Meerwasser, das mit einer Restchlorelektrode gemessen wird, nachdem ein Potential auf einen leitfähigen Film in 50 ml Meerwasser aufgebracht ist mit einem Potentiostat über 30 min bei Verwendung von Platin in einer Gegenelektrode und einer Referenzelektrode als Standardelektrode unter der Erfassungsgrenze liegt.
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit einem Dreielektrodensystem der Unterwasserstruktur der Erfindung. Es ist eine Referenzelektrode 15 zur akkuraten Steuerung eines Potentials angeordnet, das auf den leitfähige Film 2 aufgebracht wird, der auf der Oberfläche des Substrats 1 der Unterwasserstruktur ausgebildet ist. Die Referenzelektrode 15 ist mit einem Potentiostat 16, einer Gleichstromversorgungseinheit, durch einen Leitungsdraht 5 verbunden. Ferner ist der leitfähige Film 2, der bei Aufbringen eines Potentials kein Chlor erzeugt, auf der Oberfläche des Gegenelektrodensubstrats 4 ausgebildet und so gelegen, dass er nicht mit dem leitfähigen Film 2 der Unterwasserstruktur 3 in Kontakt kommt. Der leitfähige Film 2 des Substrats 1 der Unterwasserstruktur und der leitfähige Film 2 des Gegenelektrodensubstrats 4 sind mit dem Potentiostat 16 durch Leitungsdrähte 5 verbunden. Da ein Potential, das in der Lage ist, Wasserorganismen abzutöten, akkurat auf den leitfähigen Film der Oberfläche der Unterwasserstruktur im Dreielektrodensystem aufgebracht wird, können Wasserorganismen mit guter Genauigkeit bekämpft werden, und ferner ist auch die Verbrauchsenergie im Vergleich zum Zweielektrodensystem reduziert. Trotzdem ist das Potential der Gegenelektrode nicht gesteuert. Wenn deshalb die Oberflächenausdehnung der Gegenelektrode kleiner ist als die Oberflächenausdehnung der Unterwasserstruktur, erhöht sich die Stromdichte der Gegenelektrode, und der Widerstandswert verändert sich mit der Änderung der Leitfähigkeit in Ablagerungen, Meerwasser oder dergleichen, die an der Oberfläche der Gegenelektrode anhaften, so dass sich das Potential der Gegenelektrode erhöht und die Erzeugung von schädlichem Chlor ausgelöst wird. Dementsprechend macht es die Verwendung der Gegenelektrode, auf deren Oberfläche der leitfähige Film ausgebildet ist, der bei Aufbringen eines Potentials kein Chlor erzeugt, möglich, dass bei Änderung des Potentials der Gegenelektrode kein Chlor erzeugt wird und dass die Oberflächenausdehnung der Gegenelektrode reduziert ist, und daher kann sie in der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen bei komplizierten Unterwasserstrukturen verwendet werden.
Als Material zur Verwendung im Gegenelektrodensubstrat 4 werden thermoplastische Harze wie ABS, AS, Polycarbonat, Acrylharz, PET, Polyethylen, Polypropylen, Polyimidharz und dergleichen und Duroplastharze wie Bakelit, ungesättigtes Polyesterharz und dergleichen verwendet. Ferner kann ein Metall, das als leitfähiger Film 2 verwendet werden kann, als solches als Gegenelektrodensubstrat 4 verwendet werden. Außerdem kann ein Material einer Gegenelektrode, das allgemein verwendet wird, zum Beispiel kohlenstoffhaltige Materialien wie Kohlenstoff, Carbonfasern, Graphit und dergleichen, Eisen und seine Legierungen, Platin, Gold, Rhodium, Palladium, Oxide davon und dergleichen als Material für die Gegenelektrode verwendet werden. Die Form der Gegenelektrode kann in geeigneter Weise gemäß der Konstruktion der Unterwasserstruktur ausgelegt werden, wobei Beispiele davon netzartige, plattenartige, zylindrische und lineare Formen umfassen.
7 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines anderen Beispiels einer Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit einem Dreielektro densystem in der vorliegenden Erfindung und zeigt ein Beispiel, in dem die Vorrichtung auf See oder in einem großen See gelegen ist, wohin keine Energie von Land durch eine Übertragungsleitung zugeführt werden kann. Sie unterscheidet sich vom Beispiel von 6 in einem Verfahren zur Zuführung von Energie zu einer Energieversorgungseinheit. Das heißt als Verfahren zum Zuführen von Energie werden ein Potentiostat 16, eine Speicherbatterie 17, ein Ladegerät 18 und eine Solarbatterie 19 verwendet und diese sind durch ein Leitungskabel 5 verbunden. Als Speicherbatterie 17 kann eine Bleispeicherbatterie, Alkalispeicherbatterien wie eine Nickel-Cadmium-Batterie, eine Nickel-Wasserstoff-Batterie, eine Nickel-Zink-Batterie, eine Zink-Luft-Batterie und dergleichen und eine sekundäre Lithiumbatterie verwendet werden.
Es wird die bei der Potentialsteuerung in der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen der vorliegenden Erfindung verwendete Energieversorgungseinheit beschrieben. Die Energieversorgungseinheit kann eine im Handel erhältliche Gleichstromenergieversorgung sein, bei der die Polarität periodisch umgewandelt werden kann. Ferner wird auch ein Potentiostat verwendet. Die Energieversorgungseinheit der vorliegenden Erfindung dient zum Aufbringen eines Potentials auf den leitfähigen Film mit einer großen Flächenausdehnung und guter Effizienz.
Ein spezifisches Beispiel der Energieversorgungseinheit wird mit Bezug zum elektrischen Blockdiagramm der gesamten Energieversorgungseinheit wie in 8 gezeigt, dem Taktschaubild von 9 und dem elektrischen Blockdiagramm der Innenseite des Potentialsteuerteils wie in 10 gezeigt beschrieben. Wie aus 8 zu sehen ist umfasst die Energieversorgungseinheit einen Datenverarbeitungsteil 20 und einen Potentialsteuerteil 21. Das Taktschaubild (9) eines aus einem Energieausgabeteil 26 (10) des Potentialsteuerteils 21 ausgegebenen Potentials und eine Ausgabedauer des Potentials zu dem Zeitpunkt ist im Datenverarbeitungsteil 20 eingestellt. Und die Daten des Taktschau bilds, die am Datenverarbeitungsteil 20 eingestellt sind, werden zum Potentialsteuerteil 21 gesendet. Im Potentialsteuerteil 21 wird ein Potential auf die Arbeitselektrode 22 aufgebracht, die aus dem leitfähigen Film der Unterwasserstruktur und der Gegenelektrode 23 gebildet ist, auf Basis des Taktdiagramms, das vom Datenverarbeitungsteil 20 gesendet ist. Ferner werden das Potential zur Arbeitselektrode 22 und der Referenzelektrode 15 im Potentialsteuerteil 21 eingegeben, und das Potential zur Arbeitselektrode 22 und der Referenzelektrode 15 und der derzeitige Zustand des vorliegenden Taktschaubilds werden zum Datenverarbeitungsteil 20 gesendet. Im Datenverarbeitungsteil 20 werden die Daten des gesendeten Potentials zur Arbeitselektrode und der Referenzelektrode 15 gesammelt, das Potential zur Arbeitselektrode 22 und der Referenzelektrode 15 und der derzeitige Zustand des vorliegenden Taktschaubilds analysiert und Korrekturdaten des Potentials zur Arbeitselektrode 22 und der Gegenelektrode 23 werden zum Potentialsteuerteil 21 gesendet. Hier sind die Arbeitselektrode 22, die Gegenelektrode 23 und die Referenzelektrode 15 im Wasser gelegen.
Als nächstes werden das elektrische Blockdiagramm im Potentialsteuerteil 21 in 10 beschrieben. Der Potentialsteuerteil 21 ist aus CPU (central processing unit, Zentraleinheit) 24, einem analogen Eingabeteil 25 und einem Energieausgabeteil 26 konstruiert. In der CPU 24 werden die Daten des Taktschaubilds des auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebrachten Potentials und seine Dauer und Korrekturdaten zu diesem Zeitpunkt, die vom Datenverarbeitungsteil 20 gesendet sind, eingegeben, die im Taktschaubild angegebene Zeit kontrolliert, eine Ausgabe eines für diesen Zeitpunkt geeigneten Potentials am Energieausgabeteil 26 angezeigt, ferner wird eine Eingabe eines äußeren Zustands vom analogen Eingabeteil 25 angezeigt und die Eingabeinformation im Datenverarbeitungsteil 20 ausgegeben. Im Energieausgabeteil 26 wird das in der CPU 24 angezeigte Potential durch DAC (digital-in-analog Wandler) erzeugt und ein Potential wird auf die Arbeits elektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht. Im analogen Eingabeteil 25 wird ein äußerer Zustand vom ADC (analog-in-digital Wandler) eingegeben, wie in CPU 24 angezeigt. Zum Beispiel misst die CPU 24 ein Potential für die Arbeitselektrode 22 und die Referenzelektrode 15 durch ADC.
Das in 9 gezeigte Taktschaubild wird unten ausführlich beschrieben. Die Ordinatenachse zeigt das vom Potentialsteuerteil 21 ausgegebene Potential und die Abszissenachse zeigt die Zeitachse zu diesem Zeitpunkt. „+" in der Ordinatenachse zeigt, dass ein positives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht ist, um Wasserorganismen abzutöten, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften. „–" zeigt, dass ein negatives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht ist, um abgetötete Wasserorganismen zu entfernen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften. In Bezug auf das Verfahren zum Aufbringen eines positiven Potentials oder eines negativen Potentials können Potentialwellenformen nach verschiedenen Verfahren verändert werden, zum Beispiel durch graduelles Aufbringen eines Potentials in der Zeitachse relativ zu einem gewünschten Potential, durch direktes Aufbringen eines gewünschten Potentials und dergleichen. Das Taktschaubild von 9 zeigt das Abtöten von Wasserorganismen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, über eine Periode T1, das Entfernen von Wasserorganismen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, über eine Periode T3, einen Gradienten zum Stoppen des Abtötens von Wasserorganismen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, über eine Periode T2, und einen Gradienten zum Stoppen des Entfernens von Wasserorganismen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, über eine Periode T4.
Während 8 ein Beispiel der Energieversorgungseinheit zeigt, in der der Datenverarbeitungsteil 20 und der Potentialsteuerteil 21 kombiniert sind, zeigt 11 ein Beispiel, in dem der Datenverarbeitungsteil 20 und der Potentialsteuerteil 21 getrennt sind und der Datenverarbeitungsteil 20 den Potentialsteuerteil 21 kontrolliert, der in einer entfernten Position gelegen ist. Im Beispiel von 11 ist es möglich, dass der Potentialsteuerteil 21 zum Beispiel in einer wasserdichten Box (nicht gezeigt) eingeschlossen und im Wasser versenkt ist und der Datenverarbeitungsteil 20 ist an Land angebracht. Der Datenverarbeitungsteil 20 und der Potentialsteuerteil 21 sind durch eine Kommunikationsleitung verbunden. Im Datenverarbeitungsteil 20, wie im Beispiel von 8, werden die Daten des Taktdiagramms des eingestellten Potentials, das auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird und seine Dauer und die Eingabedaten 27 vom Potentialsteuerteil 21 analysiert, die Korrekturdaten an den Potentialsteuerteil 21 als Steuerdaten 28 übertragen und die Daten des äußeren Zustands werden vom Potentialsteuerteil 21 als Eingabedaten 27 empfangen.
Ein Beispiel einer in 12 gezeigten Energieversorgungseinheit umfasst einen Datenverarbeitungsteil 20 und eine Mehrzahl von Potentialsteuerteilen wie einen ersten Potentialsteuerteil 21, einen zweiten Potentialsteuerteil 21a und einen dritten Potentialsteuerteil 21b. Wie im Beispiel von 11 wird die Kommunikation von Steuerdaten 28 und Eingabedaten 27 zwischen dem Datenverarbeitungsteil 20 und jedem der Potentialsteuerteile 21, 21a, 21b vorgenommen. In diesem Fall ist es möglich, dass zum Beispiel der Datenverarbeitungsteil 20 an Land angebracht ist, und der erste Potentialsteuerteil 21, der zweite Potentialsteuerteil 21a bzw. der dritte Potentialsteuerteil 21b in wasserdichten Boxen eingeschlossen und in mehreren Teilen im Wasser versenkt ist. Wie im Beispiel von 11 ist der Datenverarbeitungsteil 20 mit dem ersten Potentialsteuerteil 21, dem zweiten Potentialsteuerteil 21a bzw. dem dritten Potentialsteuerteil 21b durch eine Kommunikationsleitung verbunden. Im Datenverarbeitungsteil 20 werden die Daten des Taktschaubilds des auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebrachten eingestellten Potentials und seine Dauer und die Einga bedaten 27 aus den mehreren Potentialsteuerteilen 21, 21a und 21b analysiert, die Korrekturdaten zu den mehreren Potentialsteuerteilen 21, 21a, 21b als Steuerdaten 28 übertragen und die Daten des äußeren Zustands werden aus den zahlreichen Potentialsteuerteilen 21, 21a und 21b als Eingabedaten 27 empfangen. Der Datenverarbeitungsteil 20 und die mehreren Potentialsteuerteile 21 können zum Beispiel durch eine Schnittstelle RS-485 verbunden sein.
Ein in 13 gezeigtes Beispiel zeigt, wie in 8 gezeigt, eine Basiskonstruktion, in der eine Arbeitselektrode 22, eine Gegenelektrode 23 und eine Referenzelektrode 15 mit einem Potentialsteuerteil 21 verbunden sind. In Bezug auf einen spezifischen Modus jeder Elektrode umfasst sie eine Arbeitselektrode 21, in der ein leitfähiges Substrat in Netzform angeordnet ist (siehe 5), eine Gegenelektrode 23 aus plattenartigem leitfähigen Substrat und einen Referenzelektrode 15 aus stabartigem leitfähigem Substrat. Diese drei Elektroden sind in Wasser versenkt, so dass sie das Abtöten und Entfernen von Wasserorganismen im Wasser durchführen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften.
Ein in 14 gezeigtes Beispiel wird durch Modifizieren der Konstruktion des in 13 gezeigten Beispiels erhalten, so dass eine Mehrzahl von Referenzelektroden vorgesehen sind, nämlich eine erste Referenzelektrode 15, eine zweite Referenzelektrode 15a, eine dritte Referenzelektrode 15b und eine vierte Referenzelektrode 15c. Wenn eine Arbeitselektrode 22 mit einer größeren Oberflächenausdehnung als die netzartige Arbeitselektrode 22 im Beispiel von 13 verwendet wird, ist es ratsam, die mehreren Referenzelektroden 15, 15a, 15b, 15c entlang der netzartigen Arbeitselektrode 22 anzuordnen. In diesem Fall werden die entsprechenden Potentiale für die Arbeitselektrode 22 und die mehreren Referenzelektroden 15, 15a, 15b und 15c im analogen Eingabeteil 25 (10) des Potentialsteuerteils 21 eingegeben, und die Daten der entsprechenden Potentiale werden dem Datenverarbeitungsteil 20 durch die CPU 24 (10) des Potentialsteuerteils 21 übertragen. Im Datenverarbeitungsteil 20 werden die übertragenen Daten gesammelt und analysiert; ein Mittelwert, ein Maximalwert und ein Minimalwert werden berechnet; und der Mittelwert wird als Referenzwert für ein Potential der Arbeitselektrode 22 und der mehreren Referenzelektroden 15, 15a, 15b und 15c genommen. Alternativ kann eines der mehreren Potentiale für die Arbeitselektrode 22 und die mehreren Referenzelektroden 15, 15a, 15b und 15c als Referenzwert genommen werden.
Wenn hier das vorliegende Taktdiagramm die „+"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein positives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen abzutöten, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften und der Maximalwert die Obergrenze von +0 bis +1,5 gegen SCE übersteigt, werden die Korrekturdaten zum Senken des Potentials für die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, um den Maximalwert in den Bereich von +0 bis 1,5 V gegen SCE zu bringen. Wenn der Maximalwert die Obergrenze nicht übersteigt, wird der Zustand beibehalten. Wenn ferner das Taktdiagramm die „–"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein negatives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen abzutöten, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften und der Minimalwert die Untergrenze von –0 bis –0,4 V gegen SCE unterschreitet, werden die Korrekturdaten zum Erhöhen des Potentials für die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, um den Minimalwert in den Bereich von –0 bis –0,4 V gegen SCE zu bringen. Wenn der Minimalwert die Untergrenze nicht unterschreitet, wird der Zustand beibehalten.
In einem in 15 gezeigten Beispiel werden der Konstruktion des in 13 gezeigten Beispiels ein Temperatursensor 29 zur Erfassung der Wassertemperatur und ein pH-Sensor 30 zum Erfassen der Acidität des Wassers hinzugefügt, und diese Sensoren sind mit dem analogen Eingabeteil 25 (10) des Potentialssteuerteils 21 elektrisch verbunden. Da ein Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, besteht eine Möglichkeit, im Wasser Elektrolyse auszulösen, z. B. in Meerwasser, was die Acidität verändert. Deshalb kann die Veränderung der Acidität vom pH-Sensor 30 erfasst werden. Die Daten vom Temperatursensor 29 und dem pH-Sensor 30 werden in den analogen Eingabeteil 25 des Potentialsteuerteils 21 eingegeben und durch die CPU 24 zum Datenverarbeitungsteil 20 übertragen. Im Datenverarbeitungsteil 20 werden die übertragenen Daten gesammelt und analysiert.
Wenn im Datenverarbeitungsteil 20 bewertet ist, dass die Daten des Temperatursensors 29 eine Wassertemperatur sind, die eine Aktivität von Wasserorganismen im Wasser angibt, und das vorliegende Taktschaubild die „+"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein positives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen im Wasser abzutöten, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, werden die Korrekturdaten zum Erhöhen des Potentials für die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, um das Potential der Arbeitselektrode 22 und der Gegenelektrode 23 in den Bereich von +0 bis +1,5 V gegen SCE zu bringen. Wenn ferner das vorliegende Taktschaubild die „–"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein negatives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen in Wasser zu entfernen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, werden die Korrekturdaten zum Senken des Potentials für die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelekt rode 23 vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, um das Potential der Arbeitselektrode 22 und der Gegenelektrode 23 in den Bereich von –0 bis –0,4 V gegen SCE zu bringen.
Obwohl die vorstehende Beschreibung sich auf die Korrekturdaten zum Ändern des Potentials für die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 bezieht, können die Korrekturdaten zum Verändern einer Potentialanwendungsdauer auch verwendet werden. Das heißt, wenn im Datenverarbeitungsteil 20 bewertet ist, dass die Daten des Temperatursensors 29 eine Wassertemperatur sind, die eine Aktivität von Wasserorganismen in Wasser angibt und das vorliegende Taktschaubild die „+"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein positives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen im Wasser abzutöten, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, werden die Korrekturdaten zum Verlängern der Dauer zur Anwendung eines Potentials auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 im Bereich von +0 bis +1,5 V gegen SCE vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, um die Dauer der Anwendung eines Potentials auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 zu verlängern. Wenn ferner das vorliegende Taktschaubild die „–"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein negatives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen in Wasser zu entfernen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, werden die Korrekturdaten zum Verlängern der Dauer zur Anwendung eines Potentials auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 im Bereich von Bereich von –0 bis –0,4 V gegen SCE vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, um die Dauer der Anwendung eines Potentials auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 zu verlängern.
Gleichermaßen wird, wenn Daten gemäß dem pH-Sensor 30 einen Grenzwert im Datenverarbeitungsteil 20 zeigen, bei dem Elektrolyse beginnt, und das vorliegende Taktschaubild die „+"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein positives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen im Wasser abzutöten, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, werden die Korrekturdaten zum Senken des Potentials für die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, so dass keine Elektrolyse erfolgt. Wenn ferner das vorliegende Taktschaubild die „–"-Seite relativ zum Potentialsteuerteil 21 angibt, nämlich einen Zustand, in dem ein negatives Potential auf die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 aufgebracht wird, um Wasserorganismen in Wasser zu entfernen, die an der Arbeitselektrode 22 anhaften, werden die Korrekturdaten zum Erhöhen des Potentials für die Arbeitselektrode 22 und die Gegenelektrode 23 vom Datenverarbeitungsteil 20 zum Potentialsteuerteil 21 übertragen. Wenn jedoch der Temperatursensor 29 und der pH-Sensor 30 beide angebracht sind, werden die Daten des pH-Sensors 30 bevorzugt zum Potentialsteuerteil 21 übertragen, wodurch der Datenverarbeitungsteil 20 besonders bevorzugt den Fall behandelt, wo die Daten vom pH-Sensor 30 den Grenzwert angeben, bei dem Elektrolyse beginnt.
Das Substrat der Unterwasserstruktur, das in der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird unten beschrieben.
16 und 17 sind Ansichten, die schematisch ein Beispiel einer Laminatstruktur eines Substrats 1 und eines leitfähigen Films 2 zeigen, bei dem das Substrat der Unterwasserstruktur aus einem Material gebildet ist, das sich weder auflöst noch elektrochemisch korrodiert. Als Substrat 1 kann ein metallisches Material, ein Harzmaterial, ein anorgani sches Material und ein natürliches Material verwendet werden. Als metallisches Material können Ventilmetalle wie Titan und seine Legierungen, Tantal und seine Legierungen, Zirconium und seine Legierungen, Niob und seine Legierungen und dergleichen genannt werden. Da diese Ventilmetalle auch als Material für den leitfähigen Film 2 verwendet werden können, ist es auch möglich, dass das Substrat 1 der Unterwasserstruktur und der leitfähige Film 2 integriert sind und aus den Ventilmetalle hergestellt sind. Als Harzmaterial können ABS, AS, Polyester, Polystyrol, Polycarbonat, Polyethylen, Polypropylen, Nylon (Polyamid), Vinylchlorid, PET, FRP, aliphatische Polyamide wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12 und dergleichen, aromatische Polyamide wie Nomex und dergleichen, alicyclische Polyamide wie Kevlar und dergleichen und so fort genannt werden. Als anorganisches Material werden Glas, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Zement, Graphit, Carbonfasern und dergleichen genannt. Als natürliches Material werden Holz, Stein, Seide, Baumwolle, Hanf und dergleichen genannt. Die Form dieser Materialien ist nicht besonders beschränkt, so lange es in Faserform oder einer Form vorliegt, die eine Funktion zum Erhalten der Struktur aufweist.
16 ist ein Beispiel, bei dem der leitfähige Film 2 direkt auf der Oberfläche der Unterwasserstruktur 1 ausgebildet ist. 17 ist ein Beispiel, bei dem der leitfähige Film 2 durch eine Klebstoffschicht 1a auf das Substrat 1 aufgeschichtet (laminiert) ist. Der in der Klebstoffschicht 1a verwendete Klebstoff beinhaltet einen druckempfindlichen Klebstoff, einen Heißschmelzklebstoff, einen anaeroben Klebstoff und dergleichen, und diese können entweder allein oder in Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden.
Die 18 bis 21 sind Ansichten, die schematisch ein Beispiel einer Laminatstruktur des Substrats 1 und des leitfähigen Films 2 zeigen, wenn das Substrat der Unterwasserstruktur aus einem Material gebildet ist, das elektrochemisch gelöst oder korrodiert wird. Beispiele des Mate rials, das sich auflöst oder korrodiert, beinhalten metallische Materialien wie Eisen und seine Legierungen oder rostfreien Stahl, Aluminium und seine Legierungen, Kupfer und seine Legierungen, Zink und seine Legierungen, Magnesium und seine Legierungen und so weiter. 18 zeigt ein Beispiel einer Laminatstruktur, in der eine Isolierschicht 1b zwischen diese Substrate 1 und den leitfähigen Film 2 gesetzt ist, der auf der Wasserkontaktfläche ausgebildet ist. Als Material für die Isolierschicht 1b können anorganische Isoliermaterialien gebildet aus Oxiden wie Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Titanoxid, Siliciumoxid und dergleichen, Isolierharze wie ungesättigtes Polyesterharz, Acrylurethanharz, Polyesterurethanharz, Siliconurethanharz, Siliconacrylharz, Epoxidharz, duroplastisches Melaminalkydharz, Melaminacrylharz, Melaminpolyesterharz, Acrylharz, Acrylurethanharz, Polyimidharz und dergleichen, Isolierharzfilme gebildet aus Polyethylenharz, Polypropylenharz, Polyesterharz, Polyimidharz, Polystyrolharz, Fluorkohlenstoffharz, PTFE-Harz und dergleichen und so fort genannt werden.
19 ist ein Beispiel, bei dem eine Isolierschicht 1b auf dem Substrat 1 gebildet ist und der leitfähige Film 2 auf diese Isolierschicht 1b durch eine Klebstoffschicht 1c aufgeschichtet (laminiert) ist. Bezüglich der Materialien der Isolierschicht 1b und der Klebstoffschicht 1c können das selbe Isoliermaterial und Klebstoff verwendet werden, wie sie im Laminatbeispiel von 17 beschrieben sind.
20 ist ein Beispiel, bei dem eine Isolierschicht (Isolierharzfilm in diesem Beispiel) 1b auf dem Substrat 1 durch die selbe Klebstoffschicht 1c gebildet ist wie oben erwähnt und der leitfähige Film 2 ist auf diese Isolierschicht 1b laminiert. Ferner ist 21 ein Beispiel, bei dem ferner eine Klebstoffschicht 1c zwischen die Isolierschicht 1b und den leitfähigen Film 2 in der Laminatstruktur von 20 eingesetzt ist.
Als nächstes wird der auf der Wasserkontaktfläche der Unterwasserstruktur ausgebildete leitfähige Film 2 beschrieben. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete leitfähige Film ist aus einem Metall oder seiner Verbindung gebildet, wobei kein Chlor erzeugt wird, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger aufgebracht wird. Als das Metall werden Ventilmetalle, speziell Titan und seine Legierungen, Tantal und seine Legierungen, Zirconium und seine Legierungen, Niob und seine Legierungen, Vanadium und seine Legierungen, Hafnium und seine Legierungen, Molybdän und seine Legierungen, Wolfram und seine Legierungen und so fort genannt. Diese Ventilmetalle können als Film mit einer Dicke von 0,1 μm oder mehr verwendet werden. Die Obergrenze der Dicke ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit vom Verfahren zur Ausbildung eines leitfähigen Films oder einem Verwendungszweck bestimmt werden. Übrigens kann bezüglich des Ventilsmetalls, das als leitfähiger Film verwendet wird, ein dünner Oxidüberzugsfilm auf der Oberfläche ausgebildet sein. Ferner können zwei oder mehr Metalle und Oxide, Nitride, Carbide und dergleichen dieser Metalle in Abhängigkeit vom Bildungsverfahren enthalten sein.
Als leitfähiger Film 2 der Unterwasserstruktur können eine oder mehrere Arten von Metallverbindungen wie Metallnitrid, Metallcarbid, Metallborid, Metallsilicid und dergleichen verwendet werden. Als Metallnitrid sind Titannitrid, Zirconiumnitrid, Vanadiumnitrid, Tantalnitrid, Niobnitrid, Chromnitrid und dergleichen zu nennen. Als Metallcarbid sind Titancarbid, Zirconiumcarbid, Vanadiumcarbid, Niobcarbid, Tantalcarbid, Chromcarbid, Molybdäncarbid, Wolframcarbid und dergleichen zu nennen. Als Metallborid sind Titanborid, Zirconiumborid, Hafniumborid, Vanadiumborid, Niobborid, Tantalborid, Chromborid, Molybdänborid, Wolframborid und dergleichen zu nennen. Als Metallsilicid sind Titansilicid, Zirconiumsilicid, Niobsilicid, Tantalsilicid, Vanadiumsilicid, Wolframsilicid und dergleichen zu nennen. Diese Metallverbindungen können als Film mit einer Dicke von 0,1 μm oder mehr verwendet werden. Die Obergrenze der Dicke ist nicht besonders beschränkt und kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit vom Verfahren zur Ausbildung eines leitfähigen Films oder einem Verwendungszweck bestimmt werden. Übrigens können diese Metallverbindungen auch in Mischung von zwei oder mehreren verwendet werden und können ferner zwei oder mehr Metalle, Oxide davon und dergleichen in Abhängigkeit vom Bildungsverfahren enthalten.
Das Verfahren, bei dem der aus Ventilmetall oder der Metallverbindung wie Metallnitrid, Metallcarbid, Metallborid, Metallsilicid oder dergleichen gebildete leitfähige Film, der auf dem Substrat der Unterwasserstruktur ausgebildet wird, in geeigneter Weise in Abhängigkeit vom Verwendungszweck ausgewählt werden. Zum Beispiel kann ein physikalisches Abscheideverfahren wie Sputtern oder Ionenplattieren und ein Spritzverfahren wie Plasmaspritzen, Lichtbogenspritzen, Niederdruckspritzen, Niedertemperaturspritzen oder dergleichen eingesetzt werden. Bei der Ausbildung des leitfähigen Films aus Metallnitrid, Metallcarbid, Metallborid oder dem Metallsilicid können zum Beispiel die folgenden Verfahren eingesetzt werden. Bezüglich des Metallnitrids werden das Metallnitrid bildende Metalle wie Titan, Zirconium, Tantal, Chrom und dergleichen nach einem Ionennitridierverfahren behandelt, bei dem diese mit einem Stickstoffion in Vakuum unter Vorspannung behandelt werden, einem Gasnitridierverfahren, bei dem sie in Luft in einer Atmosphäre von Stickstoff oder Ammoniakgas wärmebehandelt werden, einem Salzbadnitridierverfahren, bei dem sie in eine Salzschmelze getaucht werden, die NaCN oder NaCNO oder dergleichen enthält, wodurch ein Nitridfilm auf der Oberfläche der Metalle ausgebildet werden kann. Bezüglich der Metallcarbide werden das Metallcarbid bildende Metalle wie beispielsweise Titan, Zirconium, Tantal, Chrom und dergleichen nach einem Gascarbonisierungsverfahren behandelt, bei dem sie in einer Atmosphäre eines CO enthaltenden Gases wärmebehandelt werden, einem Salzbadcarbonisierungsverfahren, bei dem sie in eine Salzschmelze getaucht werden, die hauptsächlich aus NaCN zusammengesetzt ist, einem elektrolytischen Carbonisierungsverfahren, bei dem Kathodenelektrolyse in einer Salzschmelze durchgeführt wird, die hauptsächlich aus einem Carbonat wie Na₂CO₃ oder dergleichen zusammengesetzt ist, wodurch ein Carbidfilm auf der Oberfläche dieser Metalle ausgebildet werden kann. Bezüglich der Metallboride werden das Metallborid bildende Metalle wie Titan, Zirconium, Niob, Tantal und dergleichen nach einem Gasborierungsverfahren behandelt, bei dem diese in einer Atmosphäre eines Gases, das Wasserstoff und Diboran enthält, wärmebehandelt werden, einem Schmelzborierungsverfahren, bei dem sie in eine hauptsächlich aus Borax gebildete Salzschmelze getaucht werden, einem elektrolytischen Borierungsverfahren, bei dem Kathodenelektrolyse in einer hauptsächlich aus Borax oder dergleichen gebildeten Salzschmelze durchgeführt wird, wodurch ein Boridfilm auf der Oberfläche dieser Metalle gebildet werden kann. Bezüglich der Metallsilicide werden die das Metallsilicid bildenden Metalle nach einem Silicierungsverfahren behandelt, bei dem Wärmebehandlung in einer Atmosphäre aus einem Gasgemisch aus SiCl₄ und Wasserstoff oder Stickstoff durchgeführt wird, wodurch ein Silicidfilm auf der Oberfläche der Metalle ausgebildet werden kann.
Bei der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen der vorliegenden Erfindung kann eine Unterwasserstruktur, in der ein Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid als der leitfähige Film auf dem Substrat der Unterwasserstruktur ausgebildet ist, besonders bevorzugt verwendet werden. Die 22 bis 25 sind Ansichten, die schematisch ein Beispiel einer Laminatstruktur zeigen, bei der ein Sprühbeschichtungsfilm aus einem Metallnitrid auf dem Substrat 1 der Unterwasserstruktur ausgebildet ist.
22 ist ein Beispiel, bei dem das Substrat 1 aus einem anderen Material als einem Metall gebildet ist, wie einem Harzmaterial, einem anorganischen Material oder einem natürlichen Material, eine Faserschicht 1e ist auf der Oberfläche eines solchen Substrats 1 durch eine Klebstoffschicht 1d aufgeschichtet und der leitfähige Film 2 aus dem Metallnitrid ist auf dieser Faserschicht 1e durch Spritzen ausgebildet. Wenn das Substrat 1 ein Harz ist, ist es ratsam, feine Erhebungen und Vertiefungen (nicht gezeigt) auf der Oberfläche des Substrats 1 durch Strahlbehandlung oder chemische Ätzbehandlung auszubilden, um die Haftfestigkeit zwischen dem Substrat 1 und der Klebstoffschicht 1d zu verbessern, obwohl es von der Art des Harzes und der Art des Klebstoffs abhängig ist.
Als der in der Klebstoffschicht 1d verwendete Klebstoff kann jegliche Art von Klebstoff verwendet werden, so lange er eine ausgezeichnete Meerwasserbeständigkeit oder Wasserbeständigkeit aufweist. Zum Beispiel kann ein druckempfindlicher Klebstoff, Heißschmelzklebstoff, härtbarer Zweikomponentenklebstoff, anaerober Klebstoff und dergleichen genannt werden. Eine solche Klebstoffschicht 1d kann nach einem Sprühverfahren, Streichbeschichtung, Walzenbeschichtungsverfahren oder dergleichen ausgebildet werden.
Als die Faserschicht 1e kann jegliche Naturfaser, eine anorganische Faser und eine Synthesefaser oder ein Flächengebilde oder ein Netz, das durch Vermischen dieser Fasern ausgebildet ist, verwendet werden. Als Naturfaser sind Baumwolle, Hanf, Seide, Wolle und dergleichen zu nennen. Als anorganische Faser sind Asbest, Glasfaser, Carbonfaser und dergleichen zu nennen. Als Synthesefaser sind Viscoserayon, Acetatfaser, Polyamidfaser (aliphatisches Polyamid, aromatisches Polyamid oder alicyclisches Polyamid), Polyesterfaser (Polyethylenterephthalatfaser), Acrylnitrilfaser, Modacrylfaser, Polyvinylchloridfaser, Polyvinylidenchloridfaser, Polyolefinfaser (Polyethylenfaser oder Polypropylenfaser), Polyurethanfaser, Polychlalfaser, Fluorcarbonfaser, Polyglycolfaser, Phenolfaser und dergleichen zu nennen.
Die 23 bis 25 zeigen Beispiele einer Laminatstruktur, in der das Substrat 1 aus einem Metall gebildet ist. In 23 ist die Klebstoffschicht 1d auf dem Substrat 1 durch die Isolierschicht 1b gebildet, die Faserschicht 1e ist auf die Klebstoffschicht 1d aufgeschichtet und der leitfähige Film 2 aus Metallnitrid ist auf der Oberfläche der Faserschicht 1e durch Sprühen aufgeschichtet. Die Isolierschicht 1b ist zwischen das Substrat 1 und die Klebstoffschicht 1d eingesetzt, um die Adhäsion dazwischen zu verbessern. Die Isolierschicht 1 ist dazwischen eingesetzt, um Korrosion oder Auflösung des Substrats 1 zu verhindern, weil wenn in Wasser oder in Meerwasser ein Potential auf den leitfähigen Film 2 aufgebracht wird, tritt bei einigen Arten von Metall des Substrats 1 Korrosion oder Auflösung auf und die Faserschicht 1e wird manchmal abgelöst. Ferner kann, wenn es erforderlich ist, die Metalloberfläche des Substrats 1 durch Abstrahlbehandlung oder Ätzbehandlung aufgeraut werden oder niedrig siedende metallische Materialien wie Aluminium und seine Legierungen, Zink und seine Legierungen, Magnesium und seine Legierungen, Nickel und seine Legierungen, Chrom und seine Legierungen und so weiter auf der Oberfläche des Metalls durch Spritzen oder Plattieren ausgebildet werden.
24 zeigt ein Beispiel, bei dem nachdem die Isolierschicht 1b aus einem Isolierüberzugsfilm auf dem Substrat 1 ausgebildet ist, die Faserschicht 1e durch die Klebstoffschicht 1d aufgeschichtet ist und der leitfähige Film 2 aus Metallnitrid auf der Oberfläche der Faserschicht 1e durch Spritzen ausgebildet ist.
25 zeigt ein Beispiel, bei dem die Isolierschicht 1b aus einem Isolierharzfilm auf das Substrat 1 durch die Klebstoffschicht 1c aufgeschichtet ist, die Faserschicht 1e auf der Isolierschicht 1b durch die Klebstoffschicht 1d aufgeschichtet ist und der leitfähige Film 2 aus Metallnitrid auf der Oberfläche der Faserschicht 1e durch Spritzen ausgebildet ist.
Bei den Laminatbeispielen der 26 bis 28 wird nicht die in den Laminatbeispielen der 22 bis 25 verwendete Faserschicht 1e verwendet, sondern eine Harzschicht 1f, die ein anorganisches Pulver enthält, das einen Partikeldurchmesser von 10 bis 200 μm aufweist. Das in der Harzschicht 1f enthaltene anorganische Pulver beinhaltet Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Siliciumoxid und Titanoxid, und diese können allein oder in Mischung von zwei oder mehreren verwendet sein. Das anorganische Pulver wird im Bereich von 10 bis 300 Gewichts-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des verwendeten Harzes zugemischt. Als das in der Harzschicht 1f verwendete Harz können härtbares Zweikomponentenharz mit ungesättigtem Polyester, Acrylurethanharz, Polyesterurethanharz, Siliconurethanharz, Siliconacrylharz, Epoxidharz, duroplastisches Melaminalkydharz, Melaminacrylharz, Melaminepoxidharz, Acrylharz, Acrylurethanharz und dergleichen genannt werden. Diese können allein oder in Mischung von zwei oder mehreren verwendet sein. Diese Harzschicht 1f kann durch Aufschichten des Harzes nach einem Sprühverfahren, einer Streichbeschichtung, einem Walzenbeschichtungsverfahren oder dergleichen und dann Durchführen einer Lufttrocknung oder Wärmetrocknung ausgebildet werden.
26 ist ein Beispiel, bei dem die Harzschicht 1f auf dem Substrat 1 aus einem Harz ausgebildet ist und der leitfähige Film 2 aus dem Metallnitrid ist dann durch Aufspritzen ausgebildet. Übrigens ist bei diesem Beispiel die Oberfläche des Substrats 1 aus dem Harz durch Abstrahlverfahren oder chemisches Ätzen aufgeraut, um die Haftung zwischen dem Substrat 1 und der Harzschicht 1f zu verbessern.
27 ist ein Beispiel, bei dem die Isolierschicht 1b aus dem Isolierharzfilm auf dem Substrat 1 aus Metall ausgebildet ist, die Harzschicht 1f ist dann durch die Haftschicht 1d ausgebildet und der leitfähige Film 2 aus Metallnitrid ist auf der Oberfläche der Harzschicht 1f durch Spritzen ausgebildet.
28 ist ein Beispiel, bei dem die Isolierschicht 1b aus dem Isolierbeschichtungsfilm auf dem Substrat 1 aus Metall durch die Klebstoffschicht 1c aufgeschichtet ist, die Harzschicht 1f ist auf der Isolierschicht 1b durch die Klebstoffschicht 1d ausgebildet und der leitfähige Film 2 aus Metallnitrid ist auf der Oberfläche der Harzschicht 1f durch Spritzen ausgebildet.
Ein Verfahren, bei dem der oben genannte leitfähige Film aus dem Spritzbeschichtungsfilm des Metallnitrids auf der Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen der Unterwasserstruktur ausgebildet wird, wird unten beschrieben.
29 zeigt eine Spritzeinrichtung zum Aufspritzen des Metallnitrids nach einem Niedertemperaturspritzverfahren. Diese Spritzeinrichtung umfasst eine Hochfrequenzspritzpistole 31, eine Hochfrequenzgleichstromenergieversorgung 32, einen Kompressor 33, einen Kühler 34 und eine Spritzmetalldrahtzufuhreinrichtung mit Spulen 35a, 35b. Die Spritzpistole 31 weist zwei Sätze von Zufuhrrollen 38a, 38b auf, damit Spritzmetalldrähte 36a, 36b separat von der Pistole zu einer Spitze einer Düse 37 zugeführt werden können. Wenn die Spritzmetaildrähte 36a und 36b, denen mit der Hochfrequenzgleichstromenergieversorgung 32 unterschiedliche Polaritäten zugewiesen werden, mit einem Spritzmetalldrahtschmelzteil 39 in Kontakt kommen, wird ein elektrischer Bogen erzeugt und die Spritzmetalldrähte 36a, 36b schmelzen bei diesem elektrischen Bogen.
Inzwischen wird ein Stickstoff enthaltendes Gas aus einem Behälter 41, der mit einem Stickstoffgas und einem Ammoniakgas gefüllt ist, zu einem Kühler 34 durch eine Verbindungsleitung 42 geführt, um sie zukühlen, und es wird mit einem Kompressor 33 komprimiert. Das Stickstoff enthaltende komprimierte Gas wird durch eine Einführleitung 43 in die Spritzpistole 31 eingeleitet und in einer Pfeilrichtung durch eine Spalt 40 geführt, so dass es den Spritzmetalldrahtschmelzteil 39 erreicht. Wenn das Gas diesen Teil als Hochgeschwindigkeitsstrom passiert, wird der Druck reduziert und das in diesem Schmelzteil 39 geschmolzene Metall wird pulverisiert. Übrigens wird das gekühlte Stickstoff enthaltende komprimierte Gas in die Spritzpistole 31 zum Spritzmetalldrahtschmelzteil 39 auch durch einen Spalt 44 eingeführt. Die Spaltquerschnittsflächen sind derart eingestellt, dass eine durch den Spalt 40 laufende Menge an komprimiertem Gas größer ist als die, die durch den Spalt 44 läuft.
Die druckreduzierten geschmolzenen Metallpartikel 45 im Spritzdrahtschmelzteil 39 werden mit dem Hochgeschwindigkeitsstrom des gekühlten Stickstoff enthaltenden Druckgases, das durch den Spalt 40 zugeführt wird, und das gekühlte Stickstoff enhaltende Druckgas 44, das durch den Spalt 44 in Pfeilrichtung zugeführt wird, in Kontakt gebracht und die Oberflächen der Partikel werden nitridiert, so dass sich Nitride bilden. Die nitridierten Metallschmelzepartikel 45 werden zu einem Substrat 46 befördert (Substrat einer Unterwasserstruktur, auf der ein Sprühbeschichtungsfilm ausgebildet werden soll) zusammen mit dem Hochgeschwindigkeitsstrom des gekühlten Stickstoff enthaltenden Druckgases vom Spalt 40. Die geschmolzenen Metallpartikel 45 werden, wenn sie zusammen mit dem Hochgeschwindigkeitsstrom befördert werden, abrupt abgekühlt, so dass sie in einem unterkühlten Zustand sind. Da sich die geschmolzenen Metallpartikel 45 in diesem unterkühlten Zustand im Schmelzezustand bei einer niedrigen Temperatur befinden, schlagen sie gegen die Oberfläche des Substrats 46 und häufen sich auf dieser Oberfläche an, so dass sie einen Sprühbeschichtungsfilm des Metallnitrids bilden.
Wie oben angegeben werden die geschmolzenen Metallpartikel in den unterkühlten Zustand gebracht, wodurch Oxidation der Oberflächen der geschmolzenen Metallpartikel extrem unterdrückt ist und ferner das Substrat des Harzes oder dergleichen nicht deformiert wird, wenn die Metallpartikel im Schmelzezustand bei einer niedrigen Temperatur gegen die Oberfläche des Substrats prallen, um den Sprühbeschichtungsfilm auszubilden. Ferner wird der Spritzmetalldrahtschmelzteil 39, bei dem die Spritzmetalldrähte 36a, 36b in Kontakt kommen und schmelzen, unter reduzierten Druck gesetzt und eine Hochfrequenzspannung wird durch eine Hochfrequenzgleichstromenergiequelle 32 aufgebracht, was es möglich macht, leicht ein metallisches Material mit einem hohen Schmelzpunkt zu verspritzen. Dabei liegt die Hochfrequenz der Hochfrequenzspannung, die aufgebracht werden soll, bevorzugt im Bereich von 20 kHz bis 200 kHz. Wenn sie weniger als 20 kHz beträgt, kann das metallische Material mit einem hohen Schmelzpunkt manchmal nicht mit guter Effizienz aufgeschmolzen werden. Wenn er 200 kHz übersteigt, werden die Spritzmetalldrähte aufgeschmolzen und brechen, und können manchmal nicht kontinuierlich verspritzt werden.
Die Bedingungen zum Aufbringen eines Potentials bei der elektrochemischen Bekämpfung von Organismen unter Verwendung der Vorrichtung zur elektrochemischen Verhinderung von Verunreinigungen der vorliegenden Erfindung werden beschrieben. Wenn ein Potential auf den leitfähigen Film aufgebracht wird, der auf der Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen der Unterwasserstruktur ausgebildet ist, ist es empfehlenswert, periodisch ein positives Potential und ein negatives Potential aufzubringen.
Zunächst wird das Aufbringen eines positiven Potentials beschrieben. Organismen in Wasser können auf der Oberfläche des leitfähigen Films adsorbiert werden, wenn ein positives Potential von +0,1 V gegen SCE bis +5,0 V gegen SCE auf den leitfähigen Film der Unterwasserstruktur aufgebracht wird. Ferner hat das auf den leitfähigen Film aufzubringende positive Potential die Funktion, auf der Oberfläche des leitfähigen Films adsorbierte Organismen elektrochemisch abzutöten. Wenn das aufgebrachte Potential weniger als +0,1 V gegen SCE beträgt, können Organismen nicht auf dem leitfähigen Film adsorbiert und abgetötet werden. Wenn ferner ein Potential über +5,0 V gegen SCE aufgebracht wird, bildet sich in einigen Fällen auf der Oberfläche des leitfähigen Films eine dicke Oxidfilmschicht mit einer hohen Isoliereigenschaft oder der leitfähige Film wird beschädigt. Daher wird kein erwünschter Effekt erzielt. Es ist bevorzugt, dass die Anwendungsdauer des positiven Potentials zwischen 1 Minute und 6 Stunden liegt. Wenn die Anwendungsdauer 6 Stunden übersteigt, werden manchmal andere Organismen auf abgetöteten Organismen auf der Oberfläche des leitfähigen Films der Unterwasserstruktur adsorbiert. Später adsorbierte Organismen stehen nicht in direktem Kontakt mit dem leitfähigen Film und deshalb erfahren sie keine elektrochemische Abtötungswirkung durch das positive Potential.
Wenn außerdem das positive Potential von +0,1 V gegen SCE bis +5,0 V gegen SCE auf den leitfähigen Film (Arbeitselektrode) in der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Zweielektrodensystem aufgebracht wird, ist es empfehlenswert, ein Potential von 0,3 V bis 7,5 V auf die Gegenelektrode aufzubringen.
Am leitfähigen Film anhaftende Wasserorganismen werden bisher hauptsächlich durch die Elektronentransferreaktion zwischen Zellen und dem leitfähigen Film elektrochemisch bekämpft oder abgetötet, indem ein relativ niedriges Potential von 1,5 V oder weniger aufgebracht wird.
Hingegen wird es bei der vorliegenden Erfindung möglich, das relativ hohe Potential von +1,50 V gegen SCE oder mehr auf den leitfähigen Film aufzubringen, da der leitfähige Film verwendet wird, der keine Erzeugung von schädlichem Chlor bei Aufbringen eines relativ hohen Potentials von +5,0 V gegen SCE zulässt. Wenn ein solch hohes Potential aufgebracht wird, wird Wasser hydrolysiert, so dass sich ein OH-Radikal bildet. Das OH-Radikal weist eine ziemlich hohe Oxidationsaktivität auf und kann Zellmembranen von Organismen zerstören, die an der Oberfläche des leitfähigen Films anhaften, DNA in Zellen beeinflussen und Organismen abtöten. Dementsprechend kann bei der vorliegenden Erfindung dieses OH-Radikal positiv verwendet werden, um Wasserorganismen elektrochemisch zu bekämpfen oder abzutöten. Da das diesmal erzeugte OH-Radikal eine ziemlich kurze Lebensdauer aufweist, erfolgt keine Verunreinigung von Meerwasser oder Frischwasser.
Wenn daher gemäß der vorliegenden Erfindung ein Potential in einem weiten Bereich von +0,1 V gegen SCE bis +5,0 V gegen SCE auf den leitfähigen Film aufgebracht wird, ist es möglich durch beide Wirkungen, die gewöhnliche Elektronentransferreaktion zwischen Zellen und Elektrode durch die Anwendung des relativ niedrigen Potentials und das bei der Elektrolyse von Wasser erzeugte OH-Radikal durch die Anwendung des relativ hohen Potentials, Wasserorganismen effektiver elektrochemisch zu bekämpfen oder abzutöten. Wenn indessen das Potential im relativ begrenzten Bereich von +1,5 V gegen SCE bis +5 V gegen SCE auf den leitfähigen Film aufgebracht wird, wird die Bekämpfung oder Abtötung bevorzugt durch das OH-Radikal vorgenommen, statt durch die Elektronentransferreaktion zwischen Zellen und Elektrode. Deshalb ist es möglich, unter Verwendung des OH-Radikals mit einer starken Oxidationsaktivität Organismen in einem kurzen Zeitraum zu bekämpfen oder abzutöten.
Nach Aufbringen des positiven Potentials wird das negative Potential von –0,1 V gegen SCE bis –2,0 V gegen SCE auf den leitfähigen Film aufgebracht, was es möglich macht, Organismen zu entfernen, die auf der Oberfläche des leitfähige Films adsorbiert und abgetötet sind. Wenn das aufgebrachte Potential höher ist als –0.1 V gegen SCE, können Organismen von der Oberfläche des leitfähigen Films nicht entfernt werden. Wenn es niedriger ist als –2,0 V gegen SCE, erhöht sich der pH und das ist daher unerwünscht. Die Dauer des Aufbringens des negativen Potentials liegt bevorzugt zwischen 1 Minute und 2 Stunden. Wenn die Anwendungsdauer 2 Stunden übersteigt, ist es unmöglich, Organismen effektiv abzutöten.
Wenn das negative Potential von –0,1 V gegen SCE bis –2,0 V gegen SCE auf den leitfähigen Film (Arbeitselektrode) in der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Zweielektrodensystem aufgebracht wird, ist es empfehlenswert, eine Spannung von 0,3 bis 7,5 V auf die Gegenelektrode aufzubringen.
Die vorliegende Erfindung wird spezifisch mit Bezug zu den folgenden Beispielen erläutert.
[Ausbildung eines leitfähigen Films einer Unterwasserstruktur]
Beispiel 1
Eine Oberfläche einer Polyethylenterephthalatharzplatte (PET) (30 × 50 × 5 mm) wurde zur Durchführung eines Ätzvorgangs 60 Minuten lang in eine wässrige Lösung von 60°C getaucht, die 200 g/L (Liter) Chromsäure und 550 g/L Schwefelsäure enthält. Anschließend wurden 100 g eines Polyesterklebstoffs („PES-360SK" hergestellt von Toagosei Co., Ltd.) und 10 g eines Isocyanathärtemittels („Coronate L" hergestellt von Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) vermischt. Zweihundert Ge wichtsprozent, bezogen auf den Harzfeststoffgehalt der erhaltenen Mischung, eines Aluminiumoxidpulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 70 μm (hergestellt von Japan Abrasive Co., Ltd.) wurden hinzugefügt und 150 g eines Lösemittelgemischs (Toluol : MEK = 8 : 2) hinzugefügt. Die Mischung wurde gut gerührt. Die so erhaltene Harzzusammensetzung wurde auf die Oberfläche des geätzten PET-Harzes nach einem Sprühverfahren aufgetragen und bei 90°C 60 Minuten lang getrocknet. Dann wurde Titan unter den folgenden Bedingungen mit einer Spritzeinrichtung aufgespritzt („PC250iDEX" von Arctechno Co., Ltd.) wie in 29 gezeigt. Als Titan wurde ein reiner Titandraht mit einem Durchmesser von 1,3 mm verwendet. Eine Hochfrequenzspannung wurde bei 40 kHz und 14 V aufgebracht. Auf 11°C gekühlte Luft wurde in eine Spritzpistole bei einem Druck von 8 kg/cm² zugeführt und ein Titandraht wurde bei einer Zufuhrrate von 5,2 m/min zugeführt, so dass ein Spritzbeschichtungsfilm von Titannitrid mit einer Dicke von 200 μm auf dem PET-Harz ausgebildet wurde. Der erhaltene Spritzbeschichtungsfilm zeigte eine hellgelbe Farbe.
Beispiel 2
Eine Oberfläche einer Zementplatte (30 × 50 × 5 cm) wurde durch Abstrahlbehandlung aufgeraut und dann wurde Titan unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 1 unter Verwendung der in Beispiel 1 eingesetzten Spritzeinrichtung aufgesprüht, so dass ein Spritzbeschichtungsfilm aus Titannitrid mit einer Dicke von 200 μm auf der Zementplatte ausgebildet wird. Während das Spritzen in Beispiel 1 mit gekühlter Luft durchgeführt wurde, wurde es unter den selben Bedingungen des Gasdrucks wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei gekühlte Luft gegen ein Stickstoffgas ersetzt wurde. Der erhaltene Spritzbeschichtungsfilm zeigte eine hellgelbe Farbe.
Beispiel 3
Eine Oberfläche einer rostfreien Stahlplatte (30 × 50 × 1 mm) wurde durch Abstrahlbehandlung aufgeraut. Dann wurde Aluminiumoxid in einem Stickstoffgas (Strömungsrate: 100 L/min) nach einem gewöhnlichen Plasmastrahlverfahren auf den rostfreien Stahl aufgespritzt, so dass ein Aluminiumoxidspritzbeschichtungsfilm mit einer Dicke von 100 μm ausgebildet wurde. Anschließend wurde Titan unter Verwendung der selben Spritzeinrichtung wie in Beispiel 2 unter den selben Bedingungen aufgespritzt, so dass ein Spritzbeschichtungsfilm aus Titannitrid mit einer Dicke von 200 μm auf dem Aluminiumoxidbeschichtungsfilm ausgebildet wurde. Der erhaltene Spritzbeschichtungsfilm zeigte eine hellgelbe Farbe.
Beispiel 4
Eine Oberfläche einer faserverstärkten Kunststoffplatte (FRP) (30 × 50 × 10 mm) wurde durch Abstrahlbehandlung aufgeraut. Anschließend wurden 100 g eines Siliciumacrylharzes („Beltight 6000" hergestellt von Nippon Oil & Fats Corp.) und 200 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt des Siliciumacrylharzes, eines Aluminiumoxidpulvers mit einer mittleren Partikelgröße von 70 μm (hergestellt von Japan Abrasive Co., Ltd.) zugemischt. Die Mischung wurde gut gerührt. Zu der so erhaltenen Harzzusammensetzung wurde ein exklusives Härtemittel und ein exklusives Verdünnungsmittel hinzugefügt. Die erhaltene Mischung wurde auf die Oberfläche des geätzten FRP-Harzes nach einem Spritzverfahren aufgetragen und bei 100°C 60 Minuten lang getrocknet. Anschließend wurde ein Spritzbeschichtungsfilm aus Titannitrid mit einer Dicke von 150 μm unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 1 ausgebildet mit der Ausnahme, dass ein Gasgemisch aus einem Stickstoffgas und einem Ammoniakgas (Stickstoffgas : Ammoniakgas = 10 : 1 im Volumen verhältnis) in eine Spritzpistole mit 8 kg/cm² zugeführt wurde. Der erhaltene Spritzbeschichtungsfilm zeigte eine hellgelbe Farbe.
Beispiel 5
Ein Spritzbeschichtungsfilm von Titannitrid mit einer Dicke von 20 μm wurde auf einer Oberfläche einer FRP-Platte (30 × 50 × 10 mm) unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 4 ausgebildet, mit der Ausnahme, dass das in Beispiel 4 verwendete Gasgemisch aus Stickstoffgas und Ammoniakgas gegen ein Gasgemisch von Luft und Ammoniakgas (Luft : Ammoniakgas = 5 : 1 im Volumenverhältnis) ausgetauscht ist. Der erhaltene Spritzbeschichtungsfilm zeigte eine hellgelbe Farbe.
Beispiel 6
Eine Oberfläche einer faserverstärkten Kunststoffplatte (FRP) (30 × 50 × 5 mm) wurde mit einem Schleifpaper (#100) aufgeraut. Zu 100 Gewichtsteilen eines Polyesterklebstoffs („PES-360SSK") wurden 5 Gewichtsteile eines Isocyanathärtemittels („Coronate L") und 100 Gewichtsteile eines Lösemittels (Toluol : MEK = 8 : 2) hinzugefügt und die Mischung gut gerührt und vermischt. Dieser Klebstoff wurde auf die aufgeraute FRP-Oberfläche nach einem Sprühverfahren aufgetragen und dann bei 80°C 10 Minuten lang getrocknet. Anschließend wurde ein Flächengebilde („H201M104F" hergestellt von Unitika Glass Fiber Co., Ltd.) erhalten durch Verweben von Glasfasern auf das mit dem Klebstoff beschichtete FRP platziert und bei 200°C und einem Druck von 10 kg/cm² 2 Minuten lang heißgepresst. Dann wurde ein Spritzbeschichtungsfilm aus Titannitrid mit einer Dicke von 200 μm auf dem Glasfasergewebe unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 1 und unter Verwendung der selben Spritzeinrichtung wie in Beispiel 1 ausgebildet.
Beispiel 7
Der in Beispiel 1 verwendete Klebstoff wurde auf eine Oberfläche einer Polyamidplatte (30 × 50 × 5 mm) unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 6 aufgetragen. Anschließend wurde ein Flächengebilde („KE3033" hergestellt von DuPont-Toray-Kevlar Co., Ltd.), das durch Verweben von Polyaramidfasern erhalten ist, unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 6 auf die Polyamidplatte mit dem darauf aufgetragenen Klebstoff heißgepresst. Dann wurde Titan mit der in Beispiel 1 verwendeten Spritzeinrichtung auf das Polyaramidfasergewebe aufgespritzt. Während das Spritzen unter den Bedingungen mit Luftdruck von 8 kg/cm² wie in Beispiel 6 durchgeführt wurde, waren die Bedingungen die selben wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Luft durch Stickstoffgas ersetzt ist und der Gasdruck 15 kg/cm² beträgt. Als Folge davon wurde ein Spritzbeschichtungsfilm aus Titannitrid mit einer Dicke von 200 μm auf dem Polyaramidfasergewebe ausgebildet.
Beispiel 8
Eine Oberfläche einer rostfreien Stahlplatte 30 × 50 × 1 mm) wurde durch Sandstrahlbehandlung aufgeraut. Anschließend wurde Aluminiumoxid in einem Stickstoffgas (Strömungsrate: 100 L/min) nach einem gewöhnlichen Plasmastrahlspritzverfahren auf den rostfreien Stahl aufgespritzt, so dass ein Aluminiumoxidspritzbeschichtungsfilm mit einer Dicke von 100 μm ausgebildet wurde. Ein härtbarer Zweikomponenten-Epoxidklebstoff („Bond Quick" hergestellt von Konishi Co., Ltd.) wurde auf den Aluminiumoxidspritzbeschichtungsfilm aufgetragen und ein Flächengebilde („C0641" hergestellt von Toray Industries, Inc.), das durch Verweben von Carbonfasern erhalten ist, dann aufgeschichtet (laminiert). Danach wurde Titan unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 7 unter Verwendung der in Beispiel 1 verwendeten Spritzeinrich tung aufgespritzt, so dass sich ein Spritzbeschichtungsfilm mit einer Dicke von 200 μm auf dem Carbonfasergewebe ausbildet.
Vergleichsbeispiel 1
Nachdem die Oberfläche der in Beispiel 6 verwendeten FRP-Platte mit Schleifpapier (#100) aufgeraut ist, wurde Titan unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 1 unter Verwendung der in Beispiel 1 verwendeten Spritzeinrichtung aufgespritzt. Es wurde wenig Titannitridbeschichtungsfilm auf der FRP-Oberfläche gebildet.
Vergleichsbeispiel 2
Nachdem die Oberfläche der in Beispiel 2 verwendeten Polyamidplatte durch Sandstrahlbehandlung aufgeraut ist, wurde Titan unter den selben Bedingungen wie in Beispiel 1 unter Verwendung der in Beispiel 1 verwendeten Spritzeinrichtung aufgespritzt. Es wurde kein Titannitridbeschichtungsfilm auf der Oberfläche der Polyamidplatte ausgebildet und die Polyamidplatte wurde deformiert.
Analyse der Spritzbeschichtungsfilme
Die in den Beispielen 1 bis 8 erhaltenen Spritzbeschichtungsfilme wurden nach dem Röntgen-Diffraktionsverfahren analysiert. Die Röntgen-Diffraktion wurde mit einem Einfallswinkel von 0,2° nach einem Dünnfilmverfahren unter Verwendung von CuK α als Röntgenstrahlung durchgeführt. Als Folge davon wurde ein TiN zuzuordnender Diffraktionspeak bei den in den Beispielen 1 bis 8 erhaltenen Spritzbeschichtungsfilmen beobachtet und es wurde festgestellt, dass der Titannitridbeschichtungsfilm nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.
Bewertung der Haltbarkeit von Spritzbeschichtungsfilmen
Ein Element mit dem nach jedem der Beispiele 1 bis 8 erhaltenen Titannitridspritzbeschichtungsfilm wurde als Arbeitselektrode verwendet und seine Haltbarkeit bewertet. Eine in 30 gezeigte Testvorrichtung wurde im Test zur Bewertung der Haltbarkeit verwendet. Die aus dem Element 48 gebildete Arbeitselektrode mit dem in den Beispielen 1 bis 8 erhaltenen Titannitridspritzbeschichtungsfilm, eine Gegenelektrode 23 gebildet aus einer Platinplatte und eine Referenzelektrode 15 gebildet aus einer gesättigten Kalomelelektrode (SCE) wurde in einem Testbehälter 47 angeordnet, der mit 500 mL Meerwasser gefüllt ist, und jede der Elektroden mit einem Potentiostat 16 elektrisch verbunden. Ferner wurde der Potentiostat 16 mit einem Funktionsgenerator 49 elektrisch verbunden. Eine Rühreinrichtung 50 und ein Rührer 51 waren am Boden des Testbehälters 47 angeordnet.
Ein festes Potential von 1,0 V gegen SCE wurde über 3 Tage kontinuierlich auf die Arbeitselektrode der Testvorrichtung einer solchen Struktur aufgebracht. Die Menge an Metall, das aus der Oberfläche des Spritzbeschichtungsfilms der Arbeitselektrode eluiert wird, die aus dem Element 48 gebildet ist, wird durch ICP-Spektroksopie gemessen und ein Widerstandswert des Spritzbeschichtungsfilms auf dem Element 48 wird unter Verwendung eines Multimeters („73 Multimeter" von John Fluke Mfg. Co., Inc). Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
[Identifizierung eines Abtötungseffekts]
Beispiel 9
Es wurden Meeresbakterien Vibrio alginolyticus als Wasserorganismen verwendet. Die Meeresbakterien wurden in einem synthetischen Medium („Marine broth 2216" hergestellt von DIFCO Laboratory Co., Ltd.) bei 25°C 10 Stunden lang aerob inkubiert. Nach der Inkubation wurden die Zellen durch Zentrifugieren aufgenommen, dann mit sterilem Meerwasser gewaschen und in sterilem Meerwasser suspendiert. Die Anzahl der Zellen wurde unter Verwendung eines Hematitmeters ausgezählt. Es wurde eine Zellsuspension mit einer Konzentration von 1 × 10⁸ Zellen/mL hergestellt und im Test verwendet. Das in den Beispielen 1 bis 8 erhaltene Element wurde 90 Minuten lang in die Zellsuspension mit einer Konzentration von 1 × 10⁸ Zellen/mL getaucht und die Meeresbakterien auf der Oberfläche des leitfähigen Films des Elements adsorbiert. Anschließend wurde das so erhaltene Element mit den daran adsor bierten Meeresbakterien als Arbeitselektrode im Testbehälter 47 angebracht, der in der in 30 gezeigten Vorrichtung mit sterilem Meerwasser gefüllt war und eine feste Spannung von 1,0 V gegen SCE wurde 30 Minuten lang aufgebracht. In der Bewertung wurden die auf der Oberfläthe des leitfähigen Films des Elements adsorbierten Meeresbakterien durch Pipettieren aufgenommen, die Anzahl der lebensfähigen Zellen durch ein Kolonieauszählverfahren gemessen und das Verhältnis der lebensfähigen Zellen unter Verwendung der folgenden Formel berechnet. Verhältnis lebensfähige Zellen = (Anzahl lebensfähiger Zellen nach Potentialanwendung/Anzahl lebensfähiger Zellen vor Potentialanwendung) × 100
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Beispiel 10
Eine FRP-Platte (5 cm × 2 cm, 1 cm Dicke) wurde im Substrat 1 der Unterwasserstruktur 3 der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Zweielektrodensystem von 1 verwendet, und eine Titanfolie wurde als leitfähiger Film 2 durch einen Klebstoff nach dem folgenden Verfahren aufgeschichtet. Die Oberfläche des FRP-Plattensubstrats wurde mit einem Schleifpapier (#100) aufgeraut. Dann wurden 100 Gewichtsteile eines Polyesterklebstoffs („PES-360SSK") mit 5 Gewichtsteile eines Isocyanathärtemittels („Coronate L") vermischt und 150 Gewichtsteilen eines Lösemittels (Xylol : MEK = 1 : 1) hinzugefügt. Die Mischung wurde auf die aufgeraute Oberfläche der FRP-Platte nach einem Spritzverfahren aufgetragen und bei 100°C 5 Minuten lang getrocknet. Anschließend wurde eine Titanfolie von 50 μm auf die FRP-Platte mit dem darauf aufgetragenen Klebstoff aufgelegt und bei 200°C und einem Druck von 20 kg/cm² 5 Minuten lang heißgepresst. Eine Titanplatte (5 cm × 2 cm, 2 mm Dicke) wurde als Gegenelektrode verwendet und eine Gleichstromenergiezufuhr wurde als Energieversorgung verwendet.
Man ließ Meeresbakterien Vibrio alginolyticus an der Titanfolie der Arbeitselektrode aus der FRP-Platte mit der darauf laminierten Titanfolie anhaften. Eine Spannung von +1,8 V wurde auf die Arbeitselektrode in sterilem Meerwasser 30 Minuten lang aufgebracht und das Verhältnis der lebensfähigen Zellen der Meeresbakterien auf der Titanfolie wurde dann nach dem in Beispiel 9 verwendeten Verfahren gemessen. Es wurde gefunden, dass wenn das Verhältnis von lebensfähigen Zellen vor dem Aufbringen des Potentials mit 100% bestimmt wurde, das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des Potentials 0% betrug. Ferner wurden das Potential der Titanfolie der Arbeitselektrode, auf die die Spannung von +1,8 V aufgebracht wurde, und das Potential der Titanplatte der Gegenelektrode mit einem Elektrometer unter Verwendung einer Silber/Silberchlorid-Elektrode als Referenzelektrode gemessen. Folglich wurde ein Potential von 1,2 V gegen Ag/AgCl auf die Titanfolie aufgebracht und ein Potential von –0,6 V gegen Ag/AgCl auf die Titanplatte der Gegenelektrode aufgebracht.
Anschließend ließ man Meeresbakterien Vibrio alginolyticus an der Oberfläche der Titanplatte als Gegenelektrode anhaften. Eine Spannung von –1,8 V wurde auf die Arbeitselektrode in sterilem Meerwasser 30 Minuten lang aufgebracht und das Verhältnis der lebensfähigen Zellen der Meeresbakterien auf der Titanplatte als Gegenelektrode wurde nach dem in Beispiel 9 verwendeten Verfahren gemessen. Es wurde gefunden, dass wenn das Verhältnis von lebensfähigen Zellen vor dem Aufbringen des Potentials mit 100% bestimmt wurde, das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des Potentials 0% betrug. Ferner wurden das Potential der Titanplatte als Gegenelektrode, wenn die Spannung von –1,8 V auf die Arbeitselektrode aufgebracht wurde, und das Potential der Titanfolie als Arbeitselektrode mit einem Elektrometer unter Verwendung einer Silber/Silberchlorid-Elektrode als Referenzelektrode gemessen. Folglich wurde ein Potential von 1,2 V gegen Ag/AgCl auf die Titanplatte als Gegenelektrode aufgebracht und ein Potential von –0,6 V gegen Ag/AgCl auf die Titanfolie als Arbeitselektrode aufgebracht.
Aus den oben angegebenen Ergebnissen konnte festgestellt werden, dass die an der Arbeitselektrode und der Gegenelektrode anhaftenden Meeresbakterien durch Aufbringen der Spannung von der Gleichstromenergieversorgung bei Verändern der Polarität abgetötet werden können.
Beispiel 11
Eine FRP-Platte (5 cm × 2 cm, 1 cm Dicke) wurde im Substrat 1 der Unterwasserstruktur 3 der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Dreielektrodensystem von 6 verwendet, und eine Titanfolie wurde als leitfähiger Film 2 durch einen Klebstoff auf die selbe Weise wie in Beispiel 10 auf die FRP-Platte laminiert. Eine Silber/Silberchlorid-Elektrode wurde als Referenzelektrode verwendet, eine Titanplatte (5 cm × 2 cm, 2 mm Dicke) als Gegenelektrode und ein Potentiostat als Gleichstromenergiequelle.
Man ließ Meeresbakterien Vibrio alginolyticus an der Titanfolie der Arbeitselektrode aus der FRP-Platte mit der darauf laminierten Titanfolie anhaften. Ein positives Potential von 1,0 V gegen Ag/AgCl wurde mit einem Potentiostat in sterilem Meerwasser 30 Minuten lang auf die Arbeitselektrode aufgebracht und ein Verhältnis von lebensfähigen Meeresbakterien auf der Titanfolie wurde dann nach dem in Beispiel 9 verwendeten Verfahren gemessen. Es wurde gefunden, dass wenn das Verhältnis von lebensfähigen Zellen vor dem Aufbringen des Potentials mit 100% bestimmt wurde, das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des Potentials 2% betrug.
Ferner wurde ein negatives Potential auf die Arbeitselektrode aufgebracht und das Entfernen der an der Titanfolie anhaftenden Meeresbakterien durchgeführt. Die Meeresbakterien Vibrio alginolyticus hafteten an der Titanfolie der Arbeitselektrode an und ein negatives Potential von –0,6 V gegen Ag/AgCl wurde mit einem Potentiostat in sterilem Meerwasser 10 Minuten lang auf die Arbeitselektrode aufgebracht. Dann wurde das Verhältnis von lebensfähigen Meeresbakterien auf der Titanfolie nach dem in Beispiel 9 verwendeten Verfahren gemessen. Es wurde gefunden, dass wenn das Verhältnis von lebensfähigen Zellen vor dem Aufbringen des negativen Potentials mit 100% bestimmt wurde, das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des negativen Potentials 45% betrug. Die an der Titanfolie anhaftenden Meeresbakterien wurden durch Aufbringen des negativen Potentials entfernt.
Aus den oben angegebenen Ergebnissen konnte festgestellt werden, dass die an der Arbeitselektrode anhaftenden Meeresbakterien durch Aufbringen des positiven Potentials abgetötet wurden und durch Aufbringen des negativen Potentials entfernt wurden.
Beispiel 12
Eine FRP-Platte (5 cm × 2 cm, 1 cm Dicke) wurde im Substrat 1 der Unterwasserstruktur 3 der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen wie in Tabelle 2 gezeigt verwendet. Eine Titanfolie mit auf ihrer Oberfläche ausgebildetem Titannitrid als leitfähiger Film 2 wurde auf die FRP-Platte durch einen Klebstoff in der selben Weise wie in Beispiel 10 laminiert. Der auf die FRP-Platte laminierte leitfähige Film wurde durch Vorsehen eines Spalts von 1 mm nahe der Mitte in zwei Teile unterteilt und damit vollständig isoliert. Die Titanfolie mit auf ihrer Oberfläche ausgebildetem Titannitrid wurde durch Behandeln der Titanfolie in einer Stickstoffatmosphäre bei 1000°C über 1 Stunde ausgebildet.
Man ließ Meeresbakterien Vibrio alginolyticus am leitfähigen Film anhaften und eine Spannung von +1,8 V wurde in sterilem Meerwasser 30 Minuten lang unter Verwendung einer Gleichstromenergieversorgung aufgebracht. Dann wurden die Meeresbakterien auf jedem der beiden geteilten leitfähigen Filme nach dem in Beispiel 9 verwendeten Verfahren gemessen. Es wurde gefunden, dass wenn das Verhältnis von lebensfähigen Zellen vor dem Aufbringen des Potentials mit 100% bestimmt wurde, das Verhältnis von lebensfähigen Zellen auf einem leitfähigen Film nach Aufbringen des Potentials 0% betrug. Ferner betrug das Verhältnis von lebensfähigen Zellen auf einem anderen leitfähigen Film nach Aufbringen des Potentials 40%.
Außerdem wurde das Potential des leitfähigen Films, auf den eine Spannung von 1,8 V aufgebracht wurde, mit einem Elektrometer unter Verwendung einer Silber/Silberchlorid-Elektrode als Referenzelektrode gemessen. Folglich wurde ein Potential von 1,2 V gegen Ag/AgCl auf einen der beiden geteilten leitfähigen Filme aufgebracht und das Potential von –0,6 V gegen Ag/AgCl auf den anderen leitfähigen Film.
Aus den oben angegebenen Ergebnissen wurde festgestellt, dass wenn der durch den Isolierteil in zwei Teile unterteilte leitfähige Film auf die Oberfläche der Unterwasserstruktur laminiert ist und die Spannung auf diesen leitfähigen Film mit der Gleichstromenergieversorgung aufgebracht wird, Organismen auf einem der beiden unterteilten leitfähigen Filme abgetötet werden und Organismen auf dem anderen leitfähigen film entfernt werden. Das heißt, Organismen auf den beiden unterteilten leitfähigen Filmen können durch Aufbringen des Potentials bei periodischem Verändern der Polarität abgetötet oder entfernt werden. Bei der Vorrichtung dieses Beispiels wird außerdem die Gegenelektrode überflüssig.
Beispiel 13
Im Substrat 1 der Unterwasserstruktur 3 der Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen mit dem Dreielektrodensystem wie in 6 gezeigt wurde Titan verwendet. Titannitrid wurde als der leitfähige Film 2 auf dem Substrat durch Sputtern ausgebildet, so dass eine Arbeitselektrode gebildet wird. Ein durch Beschichten eines Titansubstrats mit Platin erhaltenes Netz wurde als Gegenelektrode verwendet. Eine Silber/Silberchlorid-Elektrode wurde als Referenzelektrode verwendet und ein Potentiostat wurde als Energiequelle verwendet.
Man ließ Meeresbakterien Vibrio alginolyticus am leitfähigen Film aus Titannitrid der Arbeitselektrode anhaften und Potentiale von 0,8 V und 2 V gegen Ag/AgCl wurden in sterilem Meerwasser 5 Minuten lang aufgebracht. Dann wurde das Verhältnis der lebensfähigen Zellen der Meeresbakterien auf dem leitfähigen Film nach dem in Beispiel 9 verwendeten Verfahren gemessen. Es wurde gefunden, dass wenn das Verhältnis von lebensfähigen Zellen vor dem Aufbringen des Potentials mit 100 bestimmt wurde, das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des Potentials von 0,8 V gegen Ag/AgCl 63% betrug und das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des Potentials von 2,0 V gegen Ag/AgCl 0% betrug.
Ferner wurde bei jedem aufgebrachten Potential die Erzeugung von Chlor mit einer Restchloridelektrode untersucht und die Erzeugung von OH-Radikalen mit ESR. Daraus folgte, dass sowohl bei 0,8 V und 2,0 V gegen Ag/AgCl Chlor unter der Erfassungsgrenze war. Außerdem wurden keine OH-Radikale bei 0,8 V gegen Ag/AgCl erzeugt, wurden aber bei 2,0 V gegen Ag/AgCl erzeugt.
Aus diesen Ergebnissen wurde gezeigt, dass Meeresbakterien bei einem relativ niedrigen Potential unter Verwendung von Titannitrid als leitfähigen Film effektiv abgetötet werden können und ferner, dass Meeresbakterien durch Erzeugen von OH-Radikalen vollständig abgetötet werden können.
Beispiel 14
Das Verhältnis von lebensfähigen Zellen von Meeresbakterien auf dem leitfähigen Film aus Titannitrid in der Arbeitselektrode wurde wie in Beispiel 13 gemessen, mit der Ausnahme, dass eine Gegenelektrode erhalten durch Ausbilden von Titannitrid auf einem Titansubstrat durch Sputtern in Beispiel 13 verwendet wurde. Wenn daher das Verhältnis von lebensfähigen Zellen vor dem Aufbringen des Potentials mit 100 bestimmt wurde, betrug das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des Potentials von 0,8 V gegen Ag/AgCl 68% und das Verhältnis von lebensfähigen Zellen nach Aufbringen des Potentials von 2,0 V gegen Ag/AgCl betrug 0%.
Ferner wurde bei jedem aufgebrachten Potential die Erzeugung von Chlor mit einer Restchloridelektrode untersucht und die Erzeugung von OH-Radikalen mit ESR. Daraus folgte, dass sowohl bei 0,8 V und 2,0 V gegen Ag/AgCl Chlor unter der Erfassungsgrenze war. Außerdem wurden keine OH-Radikale bei 0,8 V gegen Ag/AgCl erzeugt, wurden aber bei 2,0 V gegen Ag/AgCl erzeugt.
Aus diesen Ergebnissen wurde gezeigt, dass Meeresbakterien bei einem relativ niedrigen Potential unter Verwendung von Titannitrid im leitfähigen Film der Arbeitselektrode effektiv abgetötet werden können, wenn die Gegenelektrode verwendet wird, bei der Titannitrid auf dem Titansubstrat durch Sputtern in Beispiel 13 ausgebildet ist, und ferner, dass Meeresbakterien durch Erzeugen des OH-Radikals vollständig abgetötet werden können.

Claims

Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur (3) umfassend: eine Oberfläche (2) zur Verhinderung von Verunreinigungen ausgebildet auf der Unterwasserstruktur, wobei die Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen aus einem leitfähigen Film gebildet ist, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger darauf aufgebracht wird; eine Gegenelektrode (4) von der Unterwasserstruktur weg gelegen; und eine Energieversorgungseinheit (6), die angeordnet ist, um einen Gleichstrom auf die Unterwasserstruktur mit der Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen und der Gegenelektrode aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Film ein Metallfilm oder ein Metallverbundfilm ist.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 1, worin die Gegenelektrode einen leitfähigen Film (2) aufweist, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger darauf aufgebracht wird.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur (3) umfassend: eine Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen ausgebildet auf der Unterwasserstruktur, wobei die Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen aus einem leitfähigen Film gebildet ist, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger darauf aufgebracht wird, wobei der leitfähige Film durch mindestens einen Isolierabschnitt (8) in leitfähige Filmabschnitte (2a, 2b) unterteilt ist; und eine Energieversorgungseinheit (6), die angeordnet ist, um einen Gleichstrom auf jeden der leitfähigen Filmabschnitte aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Film ein Metallfilm oder ein Metallverbundfilm ist.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 3, worin die Unterwasserstruktur eine Anordnung ist, die eine Mehrzahl von Unterwasserstrukturen (9) umfasst, die durch den mindestens einen Isolierabschnitt (10) verbunden sind, wobei jede Unterwasserstruktur einen entsprechenden leitfähigen Filmabschnitt (2) aufweist.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Energieversorgungseinheit so angeordnet ist, dass sie periodisch die Polarität des Gleichstroms verändert.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Referenzelektrode (15), die zwischen der Unterwasserstruktur und der Gegenelektrode angebracht ist, um ein auf den leitfähigen Film der Unterwasserstruktur aufgebrachtes Potential zu steuern.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 6, worin die Energieversorgungseinheit so angeordnet ist, dass sie periodisch die Polarität des auf den leitfähigen Film der Unterwasserstruktur aufgebrachten Gleichstroms verändert.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Metall ein Ventilmetall ist.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Metallverbindung einer oder mehrere Typen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Metallnitrid, einem Metallcarbid, einem Metallborid und einem Metallsilicid ist.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der leitfähige Film aus einem durch Sprühbeschichtung aufgebrachten Metallnitridfilm gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Unterwasserstruktur mit einer Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen, wobei die Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen aus einem durch Sprühbeschichtung aufgebrachten leitfähigen Metallnitridfilm gebildet ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Ausbilden eines Metalldrahts (36a, 36b) in geschmolzene Metallpartikel (45); in Kontakt bringen der geschmolzenen Metallpartikel mit einem gekühlten Stickstoff enthaltenden Gas zur Nitrierung der Oberflächen der geschmolzenen Metallpartikel und um die geschmolzenen Metallpartikel in einen unterkühlten Zustand zu versetzen; und Aufschichten der geschmolzenen Metallpartikel im unterkühlten Zustand auf ein Substrat (46) der Unterwasserstruktur, um den durch Sprühbeschichtung aufgebrachten Film auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 11, worin eine Faserschicht zuvor auf das Substrat der Unterwasserstruktur durch eine Klebstoffschicht aufgeschichtet wird und der durch Sprühbeschichtung aufgebrachte Film dann auf der Faserschicht ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das Substrat der Unterwasserstruktur aus einem Harzmaterial gebildet ist, die Oberfläche des Harzmaterials physikalisch und/oder chemisch aufgeraut wird, eine anorgani sches Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 10 bis 200 μm enthaltende Harzschicht auf der aufgerauten Oberfläche ausgebildet wird und der durch Sprühbeschichtung aufgebrachte Film dann auf der Harzschicht ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin das Substrat der Unterwasserstruktur aus einem metallischen Material gebildet ist, eine Isolierschicht auf der Oberfläche des metallischen Materials durch eine erste Klebstoffschicht oder nicht hierdurch ausgebildet wird, eine anorganisches Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 10 bis 200 μm enthaltende Harzschicht auf der Isolierschicht durch eine zweite Klebstoffschicht oder nicht hierdurch ausgebildet wird und der durch Sprühbeschichtung aufgebrachte Film dann auf der Harzschicht ausgebildet wird.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 6 oder 7, worin die Energieversorgungseinheit aufweist: einen Potentialregelungsteil (21) elektrisch verbunden mit einer Arbeitselektrode (22), die aus einem leitfähigen Film der Unterwasserstruktur gebildet ist, der Gegenelektrode (23) und der Referenzelektrode (15); und ein Datenverarbeitungsteil (20) zum Einstellen der Regelung des Potentials durch den Potentialregelungsteil, worin im Potentialregelungsteil das vom Datenverarbeitungsteil eingestellte Potential auf die Arbeitselektrode und die Gegenelektrode aufgebracht wird und die und dem Datenverarbeitungsteil zugeführt Potentiale der Referenzelektrode und der Arbeitselektrode gemessen werden, und worin im Datenverarbeitungsteil die vom Potentialregelungsteil zugeführten Messwerte analysiert werden, um die Einstellung der Regelung des Potentials durch den Potentialregelungsteil anzupassen.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 15, worin der Datenverarbeitungsteil und der Potentialregelungsteil durch eine Kommunikationsleitung (27, 28) verbunden sind.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 15, worin eine Mehrzahl von Potentialregelungsteilen (21, 21a, 21b) vorgesehen sind, und der Datenverarbeitungsteil mit jedem der Mehrzahl von Potentialregelungsteilen elektrisch verbunden ist.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 15, worin eine Mehrzahl von Referenzelektroden mit dem Potentialregelungsteil elektrisch verbunden sind, und der Mittelwert der Messwerte der Potentiale der Mehrzahl von Referenzelektroden oder einer der Messwerte der Potentiale der Mehrzahl von Referenzelektroden dem Datenverarbeitungsteil als Standardwert der Potentiale der Mehrzahl von Referenzelektroden zugeführt wird.
Elektrochemische Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen nach Anspruch 15, worin ein Temperatursensor (29) und ein pH-Sensor (30) mit dem Potentialregelungsteil elektrisch verbunden sind, Messwerte des Temperatursensors und des pH-Sensors dem Datenverarbeitungsteil zugeführt werden, und die Regelung des Potentials durch diese Messwerte korrigiert wird.
Verfahren zur elektrochemischen Bekämpfung von Organismen unter Verwendung einer elektrochemischen Vorrichtung zur Verhinderung von Verunreinigungen für eine Unterwasserstruktur (3), wobei die Vorrichtung umfasst: eine Oberfläche (2) zur Verhinderung von Verunreinigungen ausgebildet auf der Unterwasserstruktur, wobei die Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen aus einem leitfähigen Film gebildet ist, der kein Chlor erzeugt, wenn ein Potential von 5 V gegen SCE oder weniger darauf aufgebracht wird, wobei der leitfähige Film ein Metallfilm oder ein Metallverbundfilm ist; eine Gegenelektrode (4) von der Unterwasserstruktur weg gelegen; und eine Energieversorgungseinheit (6), die angeordnet ist, um einen Gleichstrom auf die Unterwasserstruktur mit der Oberfläche zur Verhinderung von Verunreinigungen und der Gegenelektrode aufzubringen, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Aufbringen eines Potentials von 1,5 bis 5 V gegen SCE auf die Unterwasserstruktur mit dem leitfähigen Film; und elektrochemisches Abtöten oder Bekämpfen von Organismen durch direkte Elektronentransferreaktion von Organismen, die an der Oberfläche des leitfähigen Films anhaften, und/oder durch OH-Radikale, die durch Wasserhydrolyse gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 20, worin ein Potential von 1,5 bis 5 V gegen SCE auf die Unterwasserstruktur mit dem darauf ausgebildeten leitfähigen Film aufgebracht wird, und auf der Oberfläche des leitfähigen Film anhaftende Organismen von den durch Wasserelektrolyse gebildeten OH-Radikalen elektrochemisch abgetötet oder bekämpft werden.