JP3044112B2

JP3044112B2 - 海洋用構造材

Info

Publication number: JP3044112B2
Application number: JP3346983A
Authority: JP
Inventors: 公宏谷田; 知子野山; 徹男森田; 伸一中出; 章裕中原; 誠桜岡
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 2000-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JPH05176655A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、海洋用構造材に関し、
例えば、イケス枠、サーフィンボート、浮桟橋構造材、
防舷材、水面区画フェンスや防波ネット、及びその他の
耐波性、耐潮流性、海水に対する耐腐食性、さらに、軽
量で強度が要求される海面上浮遊構造物の構成材として
好適に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の海洋用構造材においては、長期
使用に耐えるためには、耐波性および耐潮流性が特に重
要で、波浪に対する追従性を備えると共に設定形状に復
元する機能、言い換えると、構造材の曲げ剛性が高く形
状保持力が十分であり、しかも、破断伸び率が高いもの
であることが要求される。さらに、この種の海洋用構造
材には、海水に対する耐腐食性、耐候性を有すると共
に、浮力の点より軽量で強度があり、しかも、安価で加
工性が良好であることも要求される。

【０００３】上記機能を具備した構造材が、特に、漁業
の生産手段となる養殖用イケス枠において切実に要望さ
れている。イケス枠は、一定区画海面を浮遊体で囲み、
その下部に有底の網を取り付けて、その容積内で魚介類
の養殖を行うものである。該イケス枠には上記した機能
が要求されるが、特に、枠が変形すると、養殖をしてい
る部分が狭くなり、魚が傷ついたり、酸素欠乏により死
滅するため、平面形状を保つ形状保持能力が高いことが
必要である。また、養殖業が、近時、沿岸養殖より波浪
対策がポイントとなる沖合養殖に移行しつつある点よ
り、浮遊体を構成する枠体については、特に、耐波性お
よび耐潮流性が有すること、即ち、曲げ剛性と破断伸び
の両方が優れた構造材が要求されている。さらに、イケ
ス枠から垂下させる網に藻等が付着して重量が増加して
くるため、水面上に浮遊させるために軽量であることが
必要である。

【０００４】従来、イケス枠は、水面付近に浮遊させた
竹、木材あるいはフロートを取り付けた鉄材からなる。
上記竹、木材からなるイケス枠は、主として一辺が１５
ｍ角までの小型のもので、ある程度の柔軟性があるた
め、波、潮流に対する追従性は良いが、寸法が一定せ
ず、かつ、強度が弱い問題があると共に、海上での長期
の使用で腐食の問題があり、大型化や長期の使用が困難
であった。よって、この種のイケス枠は沿岸養殖用とし
ても用いることが出来るが、沖合養殖用としては使用が
困難であった。

【０００５】また、フロートを取り付けた鉄材からなる
イケス枠では、一辺が２０ｍ角の正方形、直径４０ｍの
円形形状あるいは多角形状の大型のものが提供されてい
る。該鉄製のイケス枠では、海水による腐食(錆)の問題
が生じると共に、重いために、大きなフロートを取り付
ける必要がある。また、鉄材自体が剛体で弾性変形領域
が小さく、かつ、大型のイケス枠となった場合には、イ
ケス枠全体が波、潮流に追従できず、鉄材に繰り返しに
よる応力が働き、強度的に長期使用に耐えられなくなる
問題がある。よって、変形しないようにするためには、
十分な強度を持つ大きな部材とする必要があるが、その
場合、フロートを更に大きなものとする必要が生じ、よ
って、この種の鉄製イケス枠も波の穏やかな沿岸養殖用
としては用いることが出来るが、沖合養殖用としての使
用には問題があった。

【０００６】上記沖合養殖用イケス枠において特に要求
される波浪追従性を良好としたものとして、複数の弾性
円筒ホースからなる枠体を継手により連結したもの(特
開昭６０−３４１２１号)、複数の剛体を可撓性部材か
らなる継手により連結したもの(特開昭６２ー１７１６
２７号)が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しょうとする課題】上記構成のイケス枠で
は、波等に逆らわない、所謂、波浪追従性を確保するこ
とができるが、これらのイケス枠は弾性円筒ホース等の
補強弾性体を枠体に利用しているため、枠の形状はリジ
ット構造ではなく、補強弾性体の強度、特に、曲げ剛性
により、枠の形状が変形しやすい欠点がある。通常、合
成繊維等で補強された弾性体の弾性係数Ｅは２〜３kg/m
m²で、弾性係数が大きい場合でも５kg/mm²程度に過ぎな
い。これに対して、鉄では弾性係数は２００００kg/mm²
である。

【０００８】このように、補強弾性体の枠体では弾性係
数が小さいため、平面形状に変形が生じやすい。よっ
て、形状変形を少なくして、枠としても形状保持能力を
高めるためには、断面形状を大きくして、形状係数(断
面２次モーメント)Ｉの値を高めて、曲げ剛性Ｅ×Ｉの
値を高める必要がある。しかしながら、断面２次モーメ
ントＩは断面形状に依存する値であり、即ち、直径ｄの
中実丸棒では、Ｉ＝πｄ⁴／６４であり、内径ｄ₁、外径
ｄ₂の中空パイプでは、Ｉ＝π(ｄ₂ ⁴−ｄ₁ ⁴)／６４であ
る。よって、断面２次モーメントの値を高めようとする
と、断面形状が大きくなり、大型化して価格的に高価に
なる等の欠点が生ずる。

【０００９】本発明は、上記した問題に鑑みてなされた
もので、イケス枠として要求される平面形状を保つ形状
保持能力、即ち、曲げ剛性Ｅ×Ｉの値が大きく、かつ、
波浪追従性および波浪に対する強度(破断伸び)を有する
ことにより、耐波性、耐潮流性に優れた性能を有し、し
かも、海水上に浮遊させるために軽量であると共に耐海
水腐食性を有し、価格も安価であるイケス枠材料を提供
せんとするものである。尚、上記したイケス枠として要
求される性能は、海面上に浮遊させるその他の海洋用構
造材においても当然要求される性能であり、よって、そ
の他の海洋用としても好適に使用される構造材を提供せ
んとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、イケス枠等を
構成する構造材を、波浪追従性を良好とするために、弾
性を有するゴム組成物から構成すると共に、該ゴム組成
物自体の弾性係数を通常のゴム製品と比較して飛躍的に
高めていると共に、かつ、波浪が主として作用する方向
に対して特に大きな強度を与えて強度に異方性を持たせ
ることにより、断面２次モーメントＩの値を高めること
なく、曲げ剛性Ｅ×Ｉを高めて、断面形状を大きくする
ことなく、波浪に対して平面形状保持能力を有する海洋
用構造材を提供するものである。

【００１１】即ち、本発明は、α、β−不飽和脂肪酸の
金属塩を含むゴム組成物を、一定方向に剪断力をかけて
混練加工して一方向に強度を配向させた状態で加硫成形
して所要の形状に形成し、かつ所要の方向に他方向より
強い強度を持たせた構成としていることを特徴とする海
洋用構造材を提供するものである。

【００１２】上記ゴム組成物は、(ａ)基材ゴム１００重
量部、(ｂ)α、β−不飽和脂肪酸１０〜７０重量部、
(ｃ)金属の酸化物、水酸化物もしくは炭酸塩１０〜７０
重量部、(ｄ)有機過酸化物０.５〜５.０重量部を含む。

【００１３】上記(ａ)の基材ゴムとしては、従来ゴム組
成物に用いられているゴム成分を用いることが出来る。
例えば、イソプレンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、
スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム及び水添ニト
リルゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴ
ム、ブチルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコ
ンゴム等が挙げられる。これら１種以上を使用しても良
い。特に、好ましいゴム基材はシス−１,４−ポリブタ
ジエンで、特に、シス構造が９０％以上のもの、或いは
そのブレンド物である。その理由は、上記シス構造が９
０％以上のものは、グラフト重合しやすく、架橋が進ん
でゴム成分の結合点が多くなり、ゴムの弾性率および強
度が共に向上するからである。

【００１４】上記(ｂ)のα、β−不飽和脂肪酸として
は、炭素数３〜８を有するα、β−モノエチレン性不飽
和カルボン酸が好適である。その例として、メタクリル
酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸等が挙げら
れ、これらの１種以上が用いられる。α、β−不飽和脂
肪酸の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して１０〜
７０重量部、好ましくは２０〜５０重量部である。上記
限定理由は、１０重量部より少ないと十分な強度が得ら
れず、また、７０重量部を越えると配合物が固くなり、
加工性が悪くなると共に成形性も劣るからである。

【００１５】上記(ｃ)の金属の酸化物、水酸化物もしく
は炭酸塩(以下、金属酸化物と略す)としては、ゴム組成
物を混練加工する際に上記(b)のα、β−不飽和脂肪酸
の金属塩を形成し、これがゴムの共架橋剤となるもので
ある。金属種としては、２価金属、好ましくは亜鉛、マ
グネシウムであり、該亜鉛およびマグネシウムを用いる
とグラフト重合が促進され、ゴムの弾性率および強度が
向上する。尚、その他の金属、例えばナトリウム、リチ
ウム、アルミニウム等を用いても良い。上記金属酸化物
の配合量は、基材ゴム１００重量部に対して１０〜７０
重量部、好ましくは２０〜５０重量部であり、この限定
理由は上記(b)と同一である。

【００１６】尚、上記(b)の脂肪酸および(c)の金属酸化
物のそれぞれをゴム組成物に配合する代わりに、あるい
は併用して、予め脂肪酸と金属酸化物とからなる金属塩
を形成し、これをゴム組成物に配合しても良い。 α、 β
−不飽和脂肪酸の金属塩の配合量は(a)の基材ゴム１０
０重量部に対して、２０〜１００重量部、好ましくは４
０〜８０重量部である。

【００１７】上記(d)の有機過酸化物としては、過安息
香酸、過酸化ベンゾイル、クメンパーオキシド、ジクミ
ルパーオキシド、１−１−ビス−ｔ−ブチルパーオキシ
３,３,５−トリ−メチルシクロヘキサン、ジ−ｔ−ブチ
ルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−ジ
イソプロピルベンゼン、２,５−ジメチル−２,５ージ−
ｔ−ブチルパーオキシヘキサン等が用いられる。好まし
くは、ジクミルパーオキシドである。この有機過酸化物
の配合量は基材ゴム１００重量部に対して０.５〜５.０
重量部、好ましくは０.５〜３.０重量部である。上記限
定理由は０.５重量部より少ないとα、 β−不飽和脂肪
酸の架橋が起こりにくく、５.０重量部を越えると成形
物が脆くなり実用的でなくなるからである。

【００１８】上記ゴム組成物は、一定方向に剪断力をか
けて混練加工し、一方向に強度を配向させ、該状態でゴ
ム組成物をそのまま型内で加硫成形することで、ゴム成
形体に強度の異方性を持たせている。上記α、β−不飽
和脂肪酸の金属塩を含むゴム組成物においては、α、β
−不飽和脂肪酸の金属塩の結晶がゴム組成物を一定方向
に剪断力をかけて混練加工する際に、その結晶が大きく
ゴムの列理方向に配向し、この一定方向に剪断力をかけ
て混練加工したゴム組成物をそのまま型内で加硫する
と、ゴムの列理方向に極めて強度が強く、それとは異な
る方向、特に、垂直方向の強度はそれほど高くない強度
の異方性を有するゴム成形体が得られることは、本出願
人が先に出願した特願平２−１０６７１３において記載
した通りである。

【００１９】上記した強度の異方性を有するゴム成形体
を用いることにより、特に強い強度の方向を引張力が作
用する方向に設定すると、曲げ剛性が高く形状保持力を
十分に持たせることが出来る。よって、例えば、イケス
枠の海面上に浮遊させる長尺な枠体を上記ゴム成形体よ
り形成し、強度の配向方向を軸方向に設定して、軸方向
の弾性係数を軸直角方向の弾性係数より高くなるように
強度に異方性を付与して、波浪、主として枠体に対して
水平方向より作用して軸方向に引張力を付加する波浪に
よる枠体の変形を低減出来るようにして、耐波性、耐潮
流性の優れたイケス枠としている。

【００２０】

【作用】本発明で用いるゴム組成物を加硫成形して得ら
れる海洋用構造材は、弾性を有するために波浪追従性に
優れ、かつ、曲げ剛性が高いため形状保持力がある。し
かも、特に波浪による変形が生じやすい方向の強度を高
めているため、さらに形状保持力を増大させることが出
来る。よって、同等な曲げ剛性を得るために断面形状を
設計した場合、通常のゴム成形体と比較して、本発明の
ゴム成形体ではその断面形状を極めて小さくすることが
出来る。

【００２１】さらに、破断伸び率も高く、歪みが生じた
場合にも破断しにくく、しかも、ゴム成形体であるた
め、軽量であると共に、海水による腐食の問題もなく、
成形が容易で形状設計の自由度が高い。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳述する。該実
施例は海洋用構造材の一種であるイケス枠に係わるもの
である。図１および図２に示すように、イケス枠１の形
状自体は従来と同様で最も基本的な形状としている。即
ち、断面円形の中実な棒状体からなる長尺な(本実施例
では１０ｍ)枠体２を設け、これら枠体２を四角枠の各
辺として夫々２本水平に配置し、４隅を針金等からなる
連結具３で締結して平面形状が正方形の四角枠を形成し
ている。かつ、これら２本の枠体２よりなる四角枠の各
辺に所要間隔をあけてフロート４を吊り下げると共に、
有底の網５を垂設している。さらに、所要箇所に係留索
６を連結している。

【００２３】尚、イケス枠の枠体の構造は上記構造に限
定されず、例えば、４隅にＬ字形状の継手を設け、該継
手と上記丸棒状枠体２の接合端部に夫々フランジを形成
して、止具により締結していも良い。その際、継手の材
料としては、下記の構成からなる枠体２と同一材料のゴ
ム成形体により形成しても良いし、あるいは、他のより
可撓性を有する弾性体で形成しても良い。また、枠体は
中空なパイプ形状としても良い。

【００２４】上記枠体２は前記したように、基材ゴム
(a)にα、β−不飽和脂肪酸(b)、金属酸化物(c)、有機
過酸化物(d)を前記した所要重量比で配合し、これを一
定方向に剪断力をかけて混練加工し、 α、β−不飽和脂
肪酸の金属塩の結晶をゴムの列理方向の一方向に配向さ
せた状態で、該配向方向が枠体の軸線方向となるよう
に、型内に入れて加硫成形して形成している。

【００２５】本実施例では、基材ゴム(ａ)としてシス−
１,４−ポリブタジエンゴム(ＢＲ)に耐候性に優れた天
然ゴム(ＮＲ)およびエチレン・プロピレンゴム(ＥＰＤ
Ｍ)をブレンドしたものを用いている。また、α、β−
不飽和脂肪酸(b)として塩基性メタクリル酸亜鉛(ＭＡ
Ａ)を用い、金属酸化物(c)として亜鉛華(ＺｎＯ)を用い
ると共に、有機過酸化物(d)としてジクミルパーオキサ
イド(ＤＣＰ)を用いている。

【００２６】本実施例では、下記の表１に示すように、
Ａ種とＢ種の２種の実施例を設け、これらＡ種とＢ種の
常態物性を測定した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１において、物性試験はＪＩＳＫ６３
０１及びＫ７０５５に準じて実施した。列理：ロール方向(枠体の軸方向)の物性垂直：ロールと直角方向の物性Ｍ₁₀：１０％モジュラス(ＭＰa) ＴＲ：引裂強度(ＫＮ／ｍ) Ｔ_B ：引張強度(ＭＰａ) Ｅ：曲げ弾性率(kg/mm²) Ｅ_B ：破断伸び(％)

【００２９】イケス枠の形状保持能力は、そのイケス枠
の大きさにもよるが、一辺１０ｍ程度のイケス枠では、
曲げ剛性値Ｅ×Ｉが０.００３Ｔon-ｍ²以上あることが
望ましく、このＥＩ値が高い程良い。本発明に係わるゴ
ム成形体からなる１０ｍの枠体では、弾性係数Ｅが列理
方向で４０〜５０kg/mm²程度と高くなっているため、断
面２次モーメントＩの値を大きくするとなく、即ち、断
面積を大きくすることなく、上記必要な曲げ剛性値を得
ることが出来る。尚、通常のゴムの場合、Ｅ＝０.０１
〜０.５kg/mm²＝(０.０１〜０.５)×１０⁶kg/m²であ
る。

【００３０】よって、通常のゴムでＥ＝０.０１kg/mm²
の中実丸棒を用いて、上記ＥＩ＝３kg/m²を確保するた
めには、その断面２次モーメントＩは、Ｉ＝Ｅ・Ｉ／Ｉ＝３／(０.０１×１０⁶)＝０.０００３m
² πd⁴／６４＝０.０００３より、ｄ＝０.２８０mとなり、
直径２８cmの中実丸棒が必要となる。これに対して、本
発明のゴム成形体は、Ｅ＝４０〜５０kg/mm²であり、仮
にＥ＝４０kg/mm²の中実丸棒を用いると、上記と同様な
計算で、ｄ＝０.０３５２mとなり、直径３.５cmの中実丸
棒で条件を満たすこととなる。

【００３１】尚、実仕様で作業性、ゴムの加工性を考慮
して、本発明のゴム成形体で直径５cmの中実丸棒を用い
ると、Ｅ・Ｉ＝４０×１０⁶×π×(０.０５)⁴÷６４＝０.０１
２Ｔon-ｍ²となり、一辺１０ｍのイケス枠体としては十
分な曲げ剛性を得ることが出来る。同様に、直径１０cm
の中実丸棒ではＥ・Ｉ＝０.１９６Ｔon-ｍ²となり、よ
り大型のイケス枠にも対応出来る。

【００３２】本発明の上記実施例に係わるイケス枠で
は、図３に示すように、海上に浮遊するイケス枠体２は
上下方向の波浪による変形より、水平方向からの波浪Ｘ
により長尺なイケス枠に変形が生じることが問題とな
る。この横波を受けると長尺な枠体は軸方向に引張力を
受け、軸方向に歪みが発生しやすい。この歪みが発生す
ると、四角枠形状からなる平面形状を保持できなくな
り、互いに近接する方向へ変形して四角枠内の面積が狭
くなると、養殖している魚を収容している容積が減少
し、魚に傷が付いたり、酸素欠乏により死滅する可能性
がある。

【００３３】上記した問題に対して、本発明のゴム成形
体からなるイケス枠は軸方向の強度を特に弾性係数を高
く設定しているため、形状保持能力がたかく、横波によ
る変形を防止あるいは軽減することが出来、耐波性およ
び耐潮流性の点で優れている。

【００３４】さらに、波浪による変形を上記のように低
減しているが、該変形でイケス枠の枠体に数％の歪みが
かかるので、耐久性を考慮すると、枠体の破断伸びは１
０％以上は必要である。この点においても、本発明のゴ
ム成形体からなる枠体は１０〜１００％の破断伸びを有
する。

【００３５】上記した弾性係数、破断伸びと共に、イケ
ス枠体として重要な性能について、本発明に係わるゴム
成形体と他の材料とを比較したものを下記の表２に示
す。

【００３６】

【表２】

【００３７】上記表２において、弾性係数ＥはＪＩＳ
Ｋ−７０５５に準じて測定した。該表２において、◎は
良い、△は普通、×は悪いことを示している。この表２
より明らかなように、１０％以上の破断伸びがあって波
浪追従性の良い素材の中で、本発明品は最も弾性係数Ｅ
が高く、かつ、他の錆、形状選択(加工の容易性等)およ
び価格の点で良好である。よって、イケス枠として最も
優れた材料であることが立証されている。

【００３８】尚、上記実施例はイケス枠の枠体として本
発明のゴム成形体を形成しているが、波浪をうけて変形
が問題となると共に、上記した耐海水腐食性等が要求さ
れる海洋用構造体、例えば、浮桟橋構造体、防波ネッ
ト、海面区画フェンス等の海面上に浮遊させて設置する
構造体、さらには、サーフィンボート等の海面浮遊体等
を上記ゴム成形体で形成することが好ましい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
に係わるゴム成形体では、曲げ剛性が高く形状保持力を
十分に備え、破断伸び率も高く波浪に追従する十分な変
形が可能であり、しかも、軽量で、耐海水腐食性、耐候
性、耐久性に優れているため、イケス枠等の海洋用構造
体において要求される特性を全て充足させることが出来
る。

【００４０】特に、本発明のゴム成形体は強度に異方性
を備えているため、波浪による繰り返し応力が作用する
方向の強度、特に、弾性係数を他の方向より高めること
により、形状保持力をより向上させることが出来る。さ
らに、上記ゴム成形体の価格は他の素材と比較して安価
であり、かつ、加工が容易であるため、安価かつ容易に
海洋用構造体として利用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるイケス枠の概略平面図であ
る。

【図２】上記イケス枠の概略斜視図である。

【図３】イケス枠の枠体に対する波浪の作用方向を示
す図面である。

【符号の説明】

１イケス枠２枠体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中原章裕大阪府茨木市太田１丁目15−22 (72)発明者桜岡誠兵庫県神戸市垂水区南多聞台４丁目９番５号 (56)参考文献特開平３−259026（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01K 63/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】 α、β−不飽和脂肪酸の金属塩を含むゴ
ム組成物を、一定方向に剪断力をかけて混練加工して一
方向に強度を配向させた状態で加硫成形して所要の形状
に形成し、かつ所要の方向に他方向より強い強度を持た
せた構成としていることを特徴とする海洋用構造材。
【請求項２】上記加硫成形により長尺な枠体からなる
イケス枠体を形成し、上記一方向の弾性係数の配向方向
を枠体の軸方向として、海面上に浮遊させるイケス枠の
軸方向の弾性係数を軸直角方向(垂直方向)の弾性係数よ
り高くなるように弾性係数に異方性を付与している耐波
性イケス枠からなる請求項１記載の海洋用構造材。