JPS60250076A - 水中摩擦抵抗低減型船底防汚塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水中摩擦抵抗低減型船底防汚塗料、さらに詳
しくは、船舶や海洋構造物の没水部に通用して汚損生物
から保護すると共に、該当部分の海水との摩擦抵抗を減
少させることができる船底防汚塗料に関する。

船底の外板船底部に汚損生物が付着、もしくは何らかの
原因で船体の表面状態が荒れた場合、抵抗が増加し、推
進エネルギーの浪費をもたらし船舶の運航に支障をきた
す。

船舶の海水との摩擦抵抗は、船体の表面状態（表面粗度
）に影響され、この摩擦抵抗が増加する要因は船体外板
への生物付着によるものが最も大きく、その他に船底塗
膜の陸離、船体鋼板の腐食あるいは船底塗料によっては
不溶性のマトリックスに基づくスケルトン構造による粗
度増加が挙げられる。

これら粗度増加をもたらす影響を最小限にとどめるため
、従来は船体への生物１１着防止のために種々の防汚塗
料が塗装されている。が＼る船底防汚塗料には、代表的
な防汚剤として亜酸化銅、ロダン第一銅、有機錫化合物
等が使用され、他に皮膜形成樹脂と防汚剤の溶出助剤と
が使用される。

更に、近年、防汚成分を皮膜形成樹脂と化学結合させた
ものを主成分とする、船底防汚塗料が提案されている。

この塗料によれば、形成塗膜は海水中で徐々に加水分解
反応を起こし、防汚剤が海水に放出されて防汚効果を発
揮すると同時に、加水分解後の皮膜形成樹脂も水可溶性
となり、塗膜自体が海水に徐々に溶解してゆ（。このよ
うな塗膜消耗型の船底防汚塗料の効果的特徴は、優れた
防汚効果を発揮すると共に、塗膜表面の凸部が四部に比
べてその消耗が早く、経時的に表面が平滑になることで
ある。か＼る塗膜の加水分解機構の一例は、以下のとお
りである。

Ｂｕ （トリブチル錫メタクリレートとメチルメタクリレート
のコポリマーを主成分とする塗膜）Ｈａ （水溶性のアクリルコポリマー膜） Ｂｕ 菅 十　Ｂｕ　−５ｕ　−０）Ｉ Ｂｕ （防汚剤） ところで、先の塗膜剥離や船体腐食の防止には、船底−
号塗料を塗装することにより解決されつつあり、例えば
クールエポキシ系、塩化ゴム樹脂系、塩化ビニル樹脂系
等が実用に供される。

また、ある種の船底塗料によって生ずるスケルトン構造
の形成による粗度増加は、上述の塗膜消耗型によって解
決することができる。すなわち、船底塗膜表面が航海に
つれて平滑となり、その結果海水との接触面積の減少等
により摩擦抵抗が減少して運航性能が向上することによ
る。

本発明者らは、優れた防汚性能を有すると同時に、積極
的に海水との摩擦抵抗を減じる船底防汚塗料を提供する
ため鋭意研究を進めた結果、上述の塗膜消耗型の塗料で
配合される顔料骨を減じ、ある一定量以下にすると、著
しい摩擦抵抗の減少効果と、極めて優れた耐スライム性
の向上効果があることを見出した。か＼る摩擦抵抗の著
しい減少効果と極めてすぐれた耐スライム性の向上は、
以下の理由によるものであると考えられる。亜酸化銅、
ロダン化銅、その他防汚剤、着色顔料、体質顔料等を配
合した上記塗膜消耗型の防汚塗料は、マクロ的に見ると
前述したように凸部が凹部に比べその消耗が早く摩擦抵
抗は減少するが、ミクロ的に見ると塗膜表面は溶出した
防汚剤や溶出していない顔料骨等により凹凸を示してお
り、そのミクロ的に見た表面粗度Ｃよ初期の値よりも逆
に増加している。それに反し、この配合された防汚剤、
顔料骨等を減じ、ある一定量以下までその含有量を減ら
すと、上述の塗膜消耗型塗料の特徴であるマクロ的な凹
凸部が減少するのに加え、ミクロ的にも凹凸が減少しく
ミクロ的に見た表面粗度も初期の値より低下する）、そ
れにより摩擦抵抗が著しく減少し、さらに、ミクロ的な
表面粗度の減少効果により、バクテリアや珪藻類の付着
の足かがりがなくなるため、耐スライム性も極めて良く
向上する。

こ＼でいうところのマクロの表面粗度とは、ＢＳＲＡ　
（英国造船研究協会）より提案され、現在造船、船舶関
係で最も普及、使用されている船体の表面粗度測定方法
による。このＢＳＲＡ方式による表面粗度の測定方法や
上述の塗膜消耗型塗料とその表面粗度との関連性につい
ては、既に各種文献、研究報告等が数多（公表されてお
り、ここで詳述することは省略する。また、ミクロの表
面粗度とは、ＪＩＳ　（日本工業規格）　＆、　Ｂ　０
６０１で言うところの表面粗さを意味する。

本発明における上記初期塗膜状態よりミクロ的に見て凹
凸部が減少（ミクロ的表面粗度の減少）するＰＶＣ（Ｐ
ｉｇｍｅｎｔ　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉ
ｏｎ　：塗料の構成成分の内、ビヒクル、可塑剤および
溶剤骨を除（、その他防汚剤および顔料骨等が塗膜中に
占める容積の割合）の限界値は、使用される加水分解型
樹脂および配合される防汚剤、顔料等の内容によって若
干具なるが、各種配合にて確認した結果おおよそ一致し
、ＰＶＣ２０容積％以下の範囲に存在する。

本発明はか＼る知見に基づいて完成されたもので、その
要旨は、塗膜消耗型防汚塗料を構成する、α、β−不飽
和不飽和酸塩基酸二塩基酸の三有機錫塩を構成単位とし
て含むアクリル共重合体樹脂をビヒクルとし、塗料を構
成する成分の内、ビヒクル、可塑剤および溶剤骨を除く
、防汚剤および顔料が塗膜中に占める容積の割合（以下
ｒＰＶＣＪと称する）が２０容積％以下であることを特
徴とする水中摩擦抵抗低減型船底防汚塗料に存する。

本発明におけるα、β−不飽和不飽和酸塩基酸二塩基酸
の三有機錫塩を構成単位として含むアクリル共重合体樹
脂は、通常のものが使用されてよく、特に好適なものと
しては例えば一般式〔式中Ｒ］およびＲ２は同一もしく
は異なって、水素原子または低級アルキル基（メチル、
エチルなど）ならびにＲａはブチル、フェニル〕 で示される不飽和有機錫化合物の一種または二種以上を
重合したホモポリマーまたはコポリマーあるいはこれら
の不飽和有機錫化合物と他の不飽和化合物（ビニル系化
合物、アクリル系化合物など）とのコポリマーが挙げら
れる。特にＲ３がブチルである不飽和有機錫化合物（例
えばトリブチル錫メタクリレート）を使用したものが、
より顕著な効果を奏する。

また、これらの不飽和有機錫化合物は、塗膜物性の面か
ら通常化の不飽和化合物との共重合体として使用される
。共重合体として使用されるアクリル系化合物、ビニル
系化合物としては、（メタ）アクリル酸メチル、　（メ
タ）アクリル酸エチル。

（メタ）アクリル酸イソプロピル、　（メタ）アクリル
酸ｎ−ブチル、　（メタ）アクリル酸イソブチル、　（
メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル。

アクリル酸２−ヒドロキシエチル、スチレン、酢酸ビニ
ル、ビニルトルエン、アクリロニトリル等がある。

また、本発明における配合される防汚剤、顔料等として
は、通常の船底防汚塗料の成分の内、ビヒクル、可塑剤
、溶剤を除いたもので構成される。

例えば、防汚剤（亜酸化銅、ロダン第一銅、金属銅、ト
チブチル錫フルオライド、ビストリブチル錫オキサイド
、トリブチル錫クロライド、ビス（トリブチル錫）−α
、α゛　−ジブロムサクシネート　トリフェニル錫ハイ
ドロオキサイド、トリフェニル錫アセテート、トリフェ
ニル錫クロライド。

トリフェニル錫フルオライド、ビス（トリフェニル錫）
−α、α“−ジブロムサクシネート、トリフェニル錫ニ
コチネート等の有機錫化合物、チウラム類、ジチオカル
バミン酸塩類など）、着色顔料（チタン白、弁柄、カー
ボンブランク、亜鉛華など）、体質顔料（パライト粉、
クレー、タルク。

珪石粉など）、その他各種添加剤（沈降防止剤。

発泡防止剤、レベリング剤など）等が挙げられ、これら
の成分は本発明塗料の用途等に応じて適宜に選定し、お
よび適宜な割合で配合すればよい。

上記本発明における必須条件である、ビヒクル、可塑剤
、溶剤を除いた防汚剤、顔料等の塗膜中に占める容積割
合（ＰＶＣ）は、２０容積％以下であるが、好ましくは
、当該摩擦抵抗低減効果、耐スライム性の向上および塗
装作業性等の点より、１５容積％以下の範囲に選定され
るのが良い。

本発明は、船舶や海洋構造物の没水部に通用されるが、
勿論防汚性を要しない分野でも、本発明の技術が塗膜と
海水や水との摩擦抵抗を低減することに利用し得ること
はいうまでもない。

以上の構成からなる本発明塗料は、海水との摩擦抵抗が
従来の船底防汚塗料に比べてｌＯ〜２０％程度減少させ
ることができ、さらに近年広く使用されつつある塗膜消
耗型の船底防汚塗料に比べても２〜６％減少させること
ができる。同時に非常に優れた耐スライム性の向上が認
められ、実用性および経済性の点で極めて有用といえる
。

次に実施例、比較例および試験例を挙げて本発明を具体
的に説明する。なお、特にことわりなき限り、「部」と
あるは重量部を意味する。しかしながら、本発明はこれ
らの具体例の技術内容に何ら限定されるものではない。

樹脂の製造例１ 還流冷却器、滴下’ｏ−）、攪拌器を備えた４つロフラ
スコ中に、キジロール６７部を加え、８０〜８５℃に保
つ。この溶液中にメタクリル酸トリブチル錫７０部、メ
タクリル酸メチル３０部、α１α゛　−アゾビスイソブ
チロニトリル１．２部の混合溶液を４時間にわたり滴下
し、さらに３時間保温する。得られた樹脂溶液は固形分
が６０．１％、粘度４．０ポイズ、樹脂の数平均分子量
１５０００のワニスＡを得た。

樹脂の製造例２ 製造例１と同様の反応装置を用い、４つロフラスコにキ
ジロール４０部を加え、８０〜８５℃に保つ。この溶液
中ヘメタクリル酸トリブチル錫６０部、メタクリル酸メ
チル３０部、アクリル酸エチル１０部、過酸化ベンゾイ
ル１．０部の混合溶液を４時間にわたり滴下し、さらに
３時間保温する。

その後キジロール２７部を加え固形分５９．７％。

粘度６．５ポイズ、樹脂の数平均分子量１６０００のワ
ニスＢを得た。

実施例１〜６および比較例１〜４ 第１表に示す塗料成分を用い、これらをボールミル分散
することにより、各種実施例および比較例（第１表）の
船底防汚塗料を調製する。なお、成分中一部の具体的内
容については、以下のとおりである。

１三不Ａ、ワニスＢ 樹脂の製造例１，２に提示 塩１便］、ＵＩド 地竜化工業社製商品名［アデカ塩化ゴムＣＲ−１０Ｊを
使用。

塩進！丘Ｊ」」ｌ’ｕ 塩化ビニルーヒニルイソブチルエーテル共重合体。西独
ＢＡＳＰ社製商品名「ラロフレノクスＭＰ４５　Ｊを使
用。

試−呈一貫 各種実施例および比較例（第１表）の船底防汚塗料を用
い、以下の手法に従って試験を行う。

（１）　塗膜表面粗度測定 夾定広 日本工業規格（ＪＩＳ　）　ＮＯ，Ｂ　０６５１で規定
される触針式表面粗さ測定器（小板研究所製造、商品名
［万能表面形状測定器ＭＯＤＥＬ　５Ｅ−３ＣＪ　）を
使用し、ＪＩＳ　１ｌｋＬＢ　０６０１で表示される測
定方法により、塗膜表面粗度（中心線平均粗さくＲａ）
　）の測定比較を行う。

塗膜表面粗度往債 直径２０ＣＩ１１．厚さ３ｆｌの鋼円板に市販のビニル
クール系船底−号塗料を２回塗りした後、各種実施例お
よび比較例（第１表）の船底防汚塗料を２回塗装する。

鋼円板への塗装は、１日１回塗りで最終塗装後室内で５
日乾燥した。５日乾燥後、上記測定方法により、各種実
施例および比較例の塗膜表面粗度（中心線平均粗さくＲ
ａ）　）を測定する。

測定後、試料３を第１図に示す試験機−１の回転軸４に
取り付は海水面下約２０ｃｍのところまで浸漬し、一定
速度で回転させる。この時の回転数は１２００ｒ、ｐ、
ｍ、で、先端部で周速約１　’１．５　ｍ　／　５ｅｃ
（約２４．４ノツト）に対応する。

約３ケ月間休みなく回転させた後、引き上げ水洗し、１
日乾燥させ、乾燥後再度前記測定方法により、各種実施
例および比較例の塗膜表面粗度（中心線平均粗さくＲａ
）　）を測定する。

その結果を第２表に示す。

（２）海水摩擦抵抗測定（「関西造船協会誌、第１３６
号」３１〜３２頁：用田修等著“塗膜状態による水中摩
擦抵抗に関する研究”、１９７０年９月号）参照。

渕一定扶 上記文献に記載の試験機を用い、該試験機の概要は添付
図面第２図（試験機−２）に示される。

ここで水槽１の容積は５０１でその中に天然海水２を深
さ３０ｃｍまで入れる。試料３は直径２０ｃｍ。

厚さ３鰭の鋼円板に各種の船底防汚塗料を塗装したもの
で、「（１）塗膜表面粗度測定」に使用したものと全く
同一である。この試料３を回転軸４に取り付けて海面下
１０ａ＋＋のところまで浸漬させ、電源（Ａ、Ｃ，２０
０Ｖ　）５およびタコグラフ６と接続するモーター７に
より一定速度で回転させる（この時、海水面に波が立た
ないようにプレート８を設けておく）。そして、トルク
メーター９および記録計１０でその時の抵抗をトルク値
で検出する。

回転数は２５００ｒ、ｐ、ｍまで連続的に可変であり、
これは先端部で周速約２６ｍ／ｓｅｃ　（約５０ノツト
）、中央部で周速約１３ｒｒ＋／ｓｅｃ　（約２５ノツ
ト）に対応する。

至擦檄抗狂皿 海水中摩擦抵抗の比較は、第２図の試験機で測定された
トルク値で直接行わずに、各試料を代表する値、すなわ
ち摩擦抵抗係数ｃｒを計算し、これをもって比較を行う
。

海水中で回転する円板のトルク値は試料寸法、回転速度
等から理論的にめると、次式で示される。

Ｒ：円板の半径（ｍ） ｂ＝円板の厚さくｍ） Ｔ：海水の単位体積重量（ｋｇ／ｎ？）Ｃｆ：摩擦抵抗
係数 ｇ　：　９．８　ｍ／ｓｅｃ” 二円板の周速（ｍ／５ｅｃ） である。

一方、Ｐを回転速度（ｒ、ｐ、ｍ、　）とすると、υ＝
２　πＲＸ　− ０ であるから、上式は、 となり、各値を代入すると、 Ｔ　＝１．２　Ｘｌ０−’Ｃｆ　Ｐ” となる。

実際に得られたデーターより、ＴとＰの関係を示すと第
３図のようになる。第３図において、直線の傾きは２で
あるから、ＴとＰの関係は、Ｔｃ−ＣＰ” となり、結局測定値の比較にはＣｆを用いればよい。

そこで、標準として鋼円板に市販のビニルクール系船底
−号塗料を２回塗りした後、市販の船底防汚塗料（前記
比較例５）を２回塗りしたものを作成し、各実施例およ
び比較例のＣｆ値を計算し、Ｃｆの標準板のＣｒｏに対
する比で比較を行った。ここで使用した試料の試験板は
、「（１）塗膜表面粗度測定」にて使用したものと全く
同一のものである。

試料試験板の最終塗装後、５日間室内乾燥した後、上述
の如く要領でトルク値をめた。

また、測定後「（１）塗膜表面粗度測定」で実施したよ
うに、約３ケ月間海水中で休みなく　１２０Ｏｒ、ｐ、
＋ａで回転させた後、再び上述の要領でトルク値をめた
。

各実施例および比較例の計算されたｃｒ値および標準板
（比較例５）の浸漬前Ｃｆ値（Ｃｆｏ）に対する比（Ｃ
ｆ　／Ｃｆｏ　）を第３表に示す。

（３）防汚性試験 ３００ｘｌＯＯＸ１．６■■のザンドプラスト処理鋼板
に市販のビニルクール系船底−号塗料を３回塗りした後
、各種実施例および比較例の塗料を２回塗りし、３日間
室内乾燥した後、岡山県玉野市宇野港の筏に０．５ｍの
深さに吊下げて浸漬せしめ（昭和５６年１１月浸漬開始
）、コケ月、６ケ月。

および９ケ月後のスライム（海棲微生物）および動植物
（海捷動植物）の付着状況を観察した。その結果を第４
表に示す。

第４表中、（海棲）動植物の評価数値は、試験片の表裏
面積を１００としたときに、フジッボ、カサネカンザシ
、コケムシ類、ホヤ類、イガイ、カイメン類などの海棲
動物およびアオノリ、アオサ、ウシヶノリなどの海棲植
物が被覆した面積の割合を表す。またスライム（海棲微
生物）の評価数値は、珪藻、バクテリア、カビなどの海
棲微生物が肉眼でみて被覆した面積の割合を表す。

第１表艷齢

【図面の簡単な説明】

第１図は浸漬後の塗膜表面粗度試験に使用する試験機−
１の概略図、第２図は海水摩擦抵抗測定に使用する試験
ｖ１−２の概略図、第３図は第２図の試験機を使用して
測定したトルク値と円板の回転速度Ｐとの関係を表すグ
ラフである。 １は海水タンク、２は海水、３は試料、４は回転軸、５
は電源、６はタコグラフ、７はモータである。 特許出願人　日本ペイント株式会社 代理人　弁理士赤岡辿夫 第３図 ？ ｌｏｇ　Ｐ（ｒ、ｐ−ｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　α、β−不飽和不飽和酸塩基酸二塩基酸の三有
   機錫塩を構成単位として含むアクリル共重合体樹脂をビ
   ヒクルとし、塗料を構成する成分の内、ビヒクル、可塑
   剤および溶剤分を除く、防汚剤および顔料等が塗膜中に
   占める容積の割合（ＰｉｇｍｅｎｔＶｏｌｕｍｅ　Ｃｏ
   ｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　：以下ｐｖｃと称する）が２
   ０容積％以下であることを特徴とする水中摩擦抵抗低減
   型船底防汚塗料。 （２）　α、β−不飽和不飽和酸塩基酸二塩基酸の三有
   機錫塩がアクリル共重合体樹脂９６５重量％以上である
   第１項記載の水中摩擦抵抗低減型船底防汚塗料。