(57)【要約】【課題】生物付着および流体剪断力に対する被覆剤を評価するための改良型試験システムの提供。【解決手段】本明細書に記載されているのは、自然海水における生物付着および流体剪断力に対する被覆剤を評価するための試験システムである。該システムは、複数の試験パネルを保持する支持構造と、(a)軸の周りに２つまたはそれ以上の同軸円をなして、かつ(b)前記軸に実質的に垂直な平面において、前記支持構造上に配置された第１の列の互いに離間した試験パネルとからなり、これらの試験パネルは片面に同じまたは異なる被覆剤を備えており、さらに支持構造上の前記第１列の試験パネルが前記軸の周りに回転できるように配置された駆動装置からなる。【選択図】図１
2007507698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然海水における生物付着および流体剪断力に対する被覆剤を評価するための試験システムにおいて、
‐複数の試験パネルを保持する支持構造、
‐(a)軸の周りに２つまたはそれ以上の同軸円をなして、かつ(b)前記軸に実質的に垂直な平面において、前記支持構造上に配置された第１の列の互いに離間した試験パネル(2, 4, 6)であって、これらの試験パネルは片面に同じまたは異なる被覆剤を備え、
‐支持構造上の前記第１列試験パネル(2, 4, 6)が前記軸の周りに回転できるように配置された駆動装置、を含む試験システム。
【請求項２】
前記支持構造は試験パネルの第１列を支持するための(a)円板(10)または(b)同心支持リングからなる、ことを特徴とする請求項１記載の試験システム。
【請求項３】
第１列試験パネル(2, 4, 6)は３つ、４つまたはそれ以上の同軸円の試験パネルからなる、ことを特徴とする請求項１または2記載の試験システム。
【請求項４】
少なくとも第２の列の試験パネルからなり、この第２列試験パネルは第１列試験パネル(2, 4, 6)から軸方向に離れて支持構造上に配置されており、支持構造は第２列試験パネルを支持するための(a)円板（12）または(b)同心支持リングまたは(c)他の支持要素からなり、さらに第２列試験パネルは互いに離れた試験パネルの単一円、あるいは２つ、３つ、４つまたはそれ以上の同軸円からなる、ことを特徴とする請求項１〜3のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項５】
駆動装置は、好ましくは第１列試験パネル(2, 4, 6)を回転させるためのシャフト(20)からなり、支持構造は前記シャフト(20)に装着されている、ことを特徴とする請求項１〜4のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項６】
試験パネルは被覆剤が塗布される少なくとも片面が平坦である、ことを特徴とする請求項１〜5のいずれか一項に記載の試験システム。
【請求項７】
基体を水中の生物付着および／または流体剪断力に対して保護する被覆剤の評価方法において、
‐評価すべき被覆剤により被覆されたひとつまたはそれ以上の試験パネルを提供すること、
‐提供された試験パネルを用いて先行請求項のいずれかの試験システムを組み立てること、
‐前記の組み立てられた試験システムを水中に浸漬して、試験パネルを水と接触させること、
‐試験システムを所定時間において所定回転速度で回転させること、さらに
‐回転時に、生物付着および／または流体剪断力の効果について試験パネルを評価すること、のステップを含む評価方法。
【請求項８】
渦形成が該試験システムをドラムまたは他の容器に封入した試験セットアップと比べて減少するように、試験システムが自由に水中に浸漬される、ことを特徴とする請求項7記載の評価方法。
【請求項９】
水が自然海水あるいは自然の川または湖からの水である、ことを特徴とする請求項7または8のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項１０】
試験システムの組立て中に同じ被覆剤を備えた少なくとも２つの試験パネルが軸から互いに異なる位置に取り付けられる、ことを特徴とする請求項7ないし9のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項１１】
組み立てられた試験システムの少なくともひとつの同心円の試験パネルが150-1300 m／分の範囲内の周速で回転する、ことを特徴とする請求項7ないし10のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項１２】
生物付着および流体剪断力に対する海洋生物付着防止被覆剤を評価するための請求項1ないし6のいずれか一項に基づく試験システムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水などの自然水において使用できる生物付着および流体剪断力に対する被覆剤を評価するための試験システムに関する。本発明の考案は、特に海洋被覆剤に対する試験装置および実験手続きを最適化し、さらに船舶が航行する際の海洋被覆剤における腐食プロセスを最適に模擬できる改良型急速試験システムを開発するという要請に立脚している。
【背景技術】
【０００２】
海洋塗料業界は、被覆剤市場において従来使用されてきた基幹技術を再定義するという劇的な変化に遭遇している。1970年代から20世紀末にかけて、トリブチルスズ(TBT)および自動研磨性被覆剤が業界を席巻し、船舶における水中面での付着汚染を防止するための効率的で廉価、かつ高性能の船舶用保護塗料システムとして市場に登場した。しかし、国際海事組織(IMO)による当時のTBT禁止令の制定により、銅酸化物と高性能生物破壊剤を組み合わせて同じ目標を達成するための新規の樹脂技術および被覆製剤が開発された。2003年1月1日までに、IMOはTBTベース塗料の製造終了を達成したTBT禁止令に続く2008年の全船舶でのTBT存在の禁止令を確認した。塗料業界は、毒性化合物の使用、すなわち海洋塗料からの浸出による海洋環境への無分別な放出汚染が過去の遺物であることを認識するに至った。銅酸化物などの他の物質も、TBTより毒性はかなり低いとはいえ、海洋生態系に有害と判定される可能性がある。
【０００３】
海洋塗料メーカーたちは新しい被覆システム、すちわち、銅含量を減少させた、好ましくは金属を含まないシステム並びに船舶業界により要求される性能目標に沿った多様な塗料色彩（銅酸化物結合剤特有の伝統的な赤色以外の色彩）の開発を迫られている。業界内の技術革新により、優れた海洋用塗料の開発競争に拍車がかかっている。この動向は、過去数年間における新規塗料システムに対して付与された多数の特許から明白である。ところが市販製品の開発における進捗は、外航船での船舶試験を実施する前に実験的製剤の効能を実証するために必要とされる海上暴露パネル試験の極めて長い期間により阻害される。したがって、要請されているのは、試験手順を最適化すること、あるいは船舶が航行する際の腐食プロセスを最適に模擬できる改良型急速試験システムを開発することである。
【０００４】
これまでに、多種の試験仕様が実施されている。
【０００５】
［パネル試験］  静的浸漬
米国材料試験協会(ASTM)からD3623「浅冠水パネルの付着汚染標準試験法」が発行されているが、それは水中環境における海洋用被覆剤の試験に用いられる手順を規格化したものである。該システムでは、被覆された通常は平坦なパネルが港湾区域により代表されるような重度汚染環境中に浸漬され、硬い付着物（甲殻動物、牡蠣）および柔らかい付着物（海藻、海草、海綿など）の付着物に対して試験被覆剤が発揮する抵抗度を判定するために長時間放置される。この静的試験の主な欠点は、船舶が海上を航行する際に生じる摩擦力の欠如にある。
【０００６】
［試験パネルの評価］
ASTM D3623では、浸漬後のパネル状態を評価するための秀逸なガイドラインを記載している。ディジタル写真術およびインターネットの出現により、パネル状態に関するリアルタイム・データを入手することが容易となった。
【０００７】
パネルにおける付着汚染は各現場において存在する種々の環境に関係するため、客観的評価は極めて難解なプロセスである。適正な客観的データが入手できる最も妥当な付着評価は、相対付着発生数を得るための重量測定法を用いることである。そのようなデータは、ASTM法により、またディジタル写真記録から得られる主観的評価を補完するために使用される。
【０００８】
［動的試験］
ASTM D4938は、船舶が海上を航行する際の被覆剤の腐食を模擬するために、被覆されたパネルを備えた管路内を流れる高速度の海水の使用について記載している。
【０００９】
この試験の別仕様がASTM D4939に記載されているが、それは通称「回転ドラム試験」であり、同様の模擬方法について規定している。これらの試験システムは業界の基幹方法として機能しており、被覆剤に関する応力が的確に模擬できる。自然海水に対するこの暴露は、合計１年間あるいはそれ以上の期間にわたる代表的にはそれぞれ30日間の交互の静的および動的サイクルからなる。経過時間および付着汚染環境における浸漬後にパネルを回収することにより、付着耐性の性能が決定できる。高速度の水の使用には、システムの製作および操作上の高コストなどの欠点がある。回転ドラム方式の試験装置も高価であり、湾曲パネルの使用が必要であり、さらにドラムあたり少数の試験パネルを具備しなければならない。今日使用されている現行の動的試験システムには、装置が模擬できる腐食はいちどにひとつの速度のみという別の欠点があるため、種々の航行速度での試験には腐食試験過程中のドラム回転数あるいは水速度の変更が必要となる。
【００１０】
GB 1457590にしたがって、相対移動海水中の海洋用塗料の性能が試験された。付着防止塗料により被覆された円板を電動機により駆動されるシャフトに取り付けた後に、入り口および溢流弁を備えた容器に入った流動海水中に浸漬した。円板の周速は38ノット（43.7マイル／時）であった。この試験システムの欠点として、とりわけ単一速度模擬と、生物付着状態の欠如、および回転円板周囲の容器による高速度下渦発生の欠如が挙げられる。
【００１１】
【特許文献１】GB 1457590
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、生物付着および流体剪断力に対する被覆剤を評価するための改良型試験システムの提供にあった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の観点に基づいて提供されるのは、自然海水における生物付着および流体剪断力に対する被覆剤を評価する（動的試験）ための試験システムであり、
‐複数の試験パネルを保持する支持構造、
‐(a)軸の周りに２つまたはそれ以上の同軸円をなして、かつ(b)前記軸に実質的に垂直な平面において、前記支持構造上に配置された第１の列の互いに離間した試験パネルであって、これらの試験パネルは片面に同じまたは異なる被覆剤を備えている、さらに
‐支持構造上の前記第１列の試験パネルが前記軸の周りに回転できるように配置された駆動装置、からなる。
【００１４】
理解すべきは、ここで述べた軸は想定上のラインであって、試験システムの三次元材料要素ではないことである。
【００１５】
GB 1457590の規定とは異なり、本発明に基づく試験システムでは(i)多様な速度の模擬試験、(ii)船体での実際的状況において経験する生物付着と同一、あるいは少なくとも類似した生物付着状態の調整、並びに(iii)本システムの周囲の容器が不要であるため、高速度においても実質的に渦のない模擬試験を行うことができる。
【００１６】
好ましくは、本発明に基づく試験システムの支持構造は試験パネルの第１列を支持するための(a)円板または(b)同心支持リングからなる。
【００１７】
本発明に基づく試験システムを１基だけ用いて３種類またはそれ以上の速度の模擬試験が実施できるために、第１列の試験パネルは好ましくは３つ、４つまたはそれ以上の同軸円の試験パネルからなり、各同軸円は試験システムがその軸の周りに回転する個別試験速度に対応している。
【００１８】
本発明に基づく試験システムの特に好ましい実施形態では、試験システムは少なくとも第２の列の試験パネルからなり、この第２列試験パネルは第１列試験パネルから軸方向に離れて支持構造上に配置されており、支持構造は第２列試験パネルを支持するための(a)円板または(b)同心支持リングまたは(c)他の支持要素からなり、さらに第２列試験パネルは互いに離れた試験パネルの単一円、あるいは２つ、３つ、４つまたはそれ以上の同軸円からなる。
【００１９】
もちろん、個別の互いに離れた試験パネルの２つ、３つまたはそれ以上の列が支持構造上に（軸方向に互いに離れて）配置されているならば、好ましくは各列は（第１列だけでなく）(a)同じ軸の周りに２つまたはそれ以上の同軸円をなして、かつ(b)前記軸に実質的に垂直な平面に配置される。
【００２０】
典型的には、第１列、第２列の試験パネル、また存在する場合のそれ以上の列の試験パネルは、同じ形式の支持構造、例えば円板、同心支持リングまたは他の支持要素により支持される。第１列、第２列の試験パネル、また存在する場合のそれ以上の列の試験パネルを支持するために、支持構造は好ましくは（絶対ではないが）同じ直径とすべきである。３つまたはそれ以上の支持構造（円板など）が（３つまたはそれ以上の試験パネルを支持するために）使用されるならば、それらは好ましくは軸方向に等距離に配置される。
【００２１】
本発明に基づく試験システムの駆動装置は、好ましくは第１列試験パネルを回転させるためのシャフトからなり、支持構造は前記シャフトに装着されている。本発明に基づく試験システムにおいて２つまたはそれ以上の列が存在する場合には、シャフトは好ましくは全列を同時に駆動すべく配置されている。その場合には、（想定上の）シャフト軸は典型的には支持構造の第１列試験パネルがその周りに回転できる第１列の２つまたはそれ以上の同軸円の（想定上の）軸と同一である（以下の好ましい実施例の説明および図面を参照すること）。
【００２２】
有利には、本発明の試験システムにおいて使用される試験パネルは、被覆剤が塗布される少なくとも片面が平坦である。一般的には、両面が平坦な試験パネルの使用が好ましい。
【００２３】
有利には試験パネルは矩形あるいは台形とされ、また各試験パネルは有利にはそれらが互いに離れて配置される。
【００２４】
本発明の第２の観点から提供されるのは、基体を水中の生物付着および／または流体剪断力に対して保護する被覆剤の評価方法であり、
‐評価すべき被覆剤により被覆されたひとつまたはそれ以上の試験パネルを提供すること、
‐提供された試験パネルを用いて本発明に基づく（上記実施形態のいずれかの）試験システムを組み立てること、
‐前記の組み立てられた試験システムを水中に浸漬して、試験パネルを水と接触させること、
‐試験システムを所定時間において所定回転速度で回転させること、さらに
‐回転時に、生物付着および／または流体剪断力の効果について試験パネルを評価すること、のステップからなる。
【００２５】
好ましくは、渦形成が該試験システムをドラムまたは他の容器（GB 1457590に基づく例）に封入した試験セットアップと比べて減少するように、試験システムは自由に水中に浸漬される。
【００２６】
当然ながら、本発明の方法は水が自然海水あるいは自然の川または湖からの水である場合に使用できる。
【００２７】
ひとつのタイプの被覆剤の２種類の速度における試験結果を得るために、試験システムの組立て中に好ましくは同じ被覆剤を備えた少なくとも２つの試験パネルは、第１列の２つまたはそれ以上の同軸円の２つの異なる円に試験パネルを割り当てることにより、軸から互いに異なる位置に取り付けられる。
【００２８】
本発明に基づく方法の好ましい実施形態において、組み立てられた試験システムの少なくともひとつの同心円の試験パネルは、船舶の代表的な航行速度に相当する150-1300 m／分の範囲内の周速で回転する。有利には、第１列の同軸円の少なくとも２つのパネルは前記範囲内の周速で回転する。さらに有利には、試験システムの全パネルは前記範囲内の周速で回転する。
【００２９】
本発明の第3の観点は、生物付着および流体剪断力に対する海洋生物付着防止用被覆剤を評価するための本発明に基づく試験システムの使用に関する。本発明の第１および／または第２の観点に関して考察された好ましい実施形態は、本発明のこの第3の観点に関しても好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、好ましい実施形態および添付図面を参照して、以下に詳しく説明される。
【００３１】
(a)試験システム（以下に「動的試験装置」とも呼ぶ）および(b)本発明に基づく方法の好ましい実施形態：
【００３２】
本発明の動的試験装置は、動的試験に関連する重要な問題、すなわちパネル数の増加、平坦なパネルの使用（静的試験方法において使用されるパネルなど）および多様な船舶速度における同時の模擬に対処するために考案されたものである。好ましい新規な動的試験装置の模式図が、図１および２に示されている。「ドラム」の外面上に湾曲パネルを垂直に取り付ける代わりに、パネルを縁に保持するためのボルトを用いて矩形パネルが支持リング構造内に水平に設置される（図１参照）。それにより、中央シャフト上で定速度で回転できる多重リング構造を構成することが可能となる。それを示した図２によれば、４つのリング構造10, 12, 14, 16がシャフト20により駆動され、かつ枠構造30内に配置される。これらの４つのリング構造10, 12, 14, 16のそれぞれは、同軸支持リング22, 24, 26 ,28の間に装着された矩形の互いに離れている試験パネルの３つの同軸リングを支持する。パネルが経験する速度は支持リング構造の中心からの距離に依存するため、リング構造の種々の位置に設置されたパネルは異なる速度および剪断応力を受けることになる。図1aおよび1bには、リング構造10上のパネル2（内円）、4（中央円）および6（外円）の位置決め（図2参照）、並びにリング構造10が周速37ノットで回転する場合（図示されたパネル6の外側同軸リングに関連）の等価船舶速度が示されている。図1および2では、同じまたは類似要素については同じ参照番号が付けられている。
【００３３】
水に対する試験パネルの速度を減少させる渦形成を防止するために、装置はドラムや他の容器内ではなく、自由に設置すべきである。特に有利なのは海水中での試験である。
【００３４】
リング構造10, 12, 14, 16の代わりに、円板が使用できる。
【００３５】
動的試験装置は有利には浮動台上に設置され、またパネルの取付け、検査または取出しのために装置を水から引き上げるために好ましくは吊上げ装置が設けられる。
【実施例】
【００３６】
本動的試験装置は、単に回転速度を変更することにより、18-40マイル／時あるいはそれ以上ないしそれ以下の船舶速度での剪断応力を調査する機会を提供するものである。パネル両面の腐食試験を行うために、平坦パネルが使用できる。280枚の標準パネル（4 インチx 6インチ）を処理できる機械がこれらの仕様に基づいて設計されており、１０万マイル以上の航行を模擬して海水中で１年間稼働中である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１ａ】好ましい新規な動的試験装置の模式図である。
【図１ｂ】好ましい新規な動的試験装置の模式図である。
【図２】好ましい新規な動的試験装置の模式図である。
【図１ａ】
2007507698.tif 000003
【図１ｂ】
2007507698.tif 000004
【図２】
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【国際調査報告】
2007507698.tif 000006
2007507698.tif 000007