(57)【要約】【課題】環境に配慮した有機物や油等の付着を防止する防汚構造体を提供する。【解決手段】本実施例に係る防汚構造体は、基材である例えば鋼板１１や樹脂層の表面に、所定間隔のピッチの凹凸を持って形成される超親水性構造を備えた防汚構造体であって、凹凸の凸部１２の幅（ｄ）と凹部１３の幅（ｗ）とを、２：９８〜３：９７の比率とすることにより、水膜が形成される凹部１３を形成し、この水膜により例えば有機物や油等は反発することで、付着等の寄せ付けを防止し、この結果、例えば水路等の表面に有機物や油が付着することで起因するバイオフィルムの発生が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に所定間隔のピッチの凹凸を持って形成される超親水性構造を備えた防汚構造体であって、
前記凹凸の凸部の幅（ｄ）と凹部の幅（ｗ）とを、２：９８〜３：９７の比率とすることを特徴とする防汚構造体。
【請求項２】
請求項１において、
前記凹凸を形成する材料が金属であることを特徴とする防汚構造体。
【請求項３】
請求項１において、
前記凹凸を形成する材料が樹脂であることを特徴とする防汚構造体。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記凸部が線状体又はドットあるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする防汚構造体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
排除する油滴の大きさが１ｍｍ以上であることを特徴とする防汚構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液中の有機物や油等の付着を防止する防汚構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、船舶の船体、水路、反応槽や配管等の表面で液中に存在する有機物や油等の汚染物質が起点となって、微生物腐食が発生する。ここで、微生物腐食とは、微生物の直接的あるいは間接的な影響によって金属材料が激しい腐食を受ける現象のことである。この微生物が金属腐食を促進するメカニズムとして、有機物等が付着して形成されるバイオフィルムにより金属表面に酸素の濃淡が発生し、酸素濃度が低い金属表面は陽極となって鉄のアノード溶解反応（Ｆｅ  →  Ｆｅ2+  +  2ｅ-）が起こり、腐食が促進されることが考えられている。また、微生物生成物による腐食促進や、微生物による金属からの電子の引き抜きも考えられている。
【０００３】
このため、従来においては例えば船舶の表面に防汚塗料を塗布したり、反応槽の表面に例えばビニル系樹脂、及びふっ素系樹脂などの防汚塗料で処理したりして、表面の水に対する接触角を向上させることにより汚れを付きにくくすることの提案がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−６５５２７号公報
【特許文献２】特表２０１０−５３３７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、防汚塗料においては、長期間の使用による溶出等の問題によって、例えばＶＯＣ規制が問題となる（特許文献２）。
【０００６】
よって、例えば防汚塗料を用いずに、微生物腐食を防止することができる環境に配慮した防汚構造体の出現が切望されている。
【０００７】
本発明は、前記問題に鑑み、環境に配慮した有機物や油等の付着を防止する防汚構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、基材の表面に所定間隔のピッチの凹凸を持って形成される超親水性構造を備えた防汚構造体であって、前記凹凸の凸部の幅（ｄ）と凹部の幅（ｗ）とを、２：９８〜３：９７の比率とすることを特徴とする防汚構造体にある。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記凹凸を形成する材料が金属であることを特徴とする防汚構造体にある。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、前記凹凸を形成する材料が樹脂であることを特徴とする防汚構造体にある。
【００１１】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記凸部が線状体又はドットあるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする防汚構造体にある。
【００１２】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、排除する油滴の大きさが１ｍｍ以上であることを特徴とする防汚構造体にある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基材の表面に形成される所定間隔のピッチの凹凸の凸部の幅（ｄ）と凹部の幅（ｗ）とを、２：９８〜３：９７の比率とすることで、凹部内に水膜が形成される凹部を形成し、この水膜により例えば有機物や油等は反発することで、寄せ付けることがなくなり、例えば水路等の表面に有機物や油が付着することで起因するバイオフィルムの発生が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施例に係る防汚構造体の概略図である。
【図２】図２は、他の実施例に係る防汚構造体の概略図である。
【図３】図３は、他の実施例に係る防汚構造体の概略図である。
【図４】図４は、本実施例の超親水性構造の模式図である。
【図５】図５は、凹凸形状と油との関係を示す模式図である。
【図６】図６は、凸部を形成するパターンの一例を示す図である。
【図７】図７は、凸部を形成するパターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００１６】
図１は、本実施例に係る防汚構造体の概略図である。図２及び図３は、他の実施例に係る防汚構造体の概略図である。
図１に示すように、本実施例に係る防汚構造体は、基材である例えば鋼板１１の表面に、所定間隔のピッチの凹凸を持って形成される超親水性構造を備えた防汚構造体であって、凹凸の凸部１２の幅（ｄ）と凹部１３の幅（ｗ）とを、２：９８〜３：９７の比率とするものである。
【００１７】
本実施例の防汚構造体は、鋼板１１の表面に対して、微細凹凸複合構造を形成することにより、その表面での最初の油や有機物等の付着を防止するようにしている。
また、油や有機物等が一時的に付着した場合も、凹部１３に形成される水膜による超親水性構造により油や有機物の付着が弱く、周囲の水によって容易に洗い流される。
【００１８】
ここで、基材として鋼板１１の金属材料を例示しているが、本発明は、鋼板のみならず樹脂材料であってもよい。
【００１９】
また凹部１３を形成する方法としては、鋼板等の金属材料に対して、レーザ加工やエッチング処理により鋼板１１の表面に凸部１２を形成するようにしているが、所定間隔で凸部１２を形成する手法であれば、これらに限定されるものではない。
【００２０】
また、金属材料を加工することに限定されず、図２に示すように、鋼板１１の表面に樹脂や塗料による凸部１２Ａを塗布等により形成するようにしてもよい。
【００２１】
さらに、図３に示すように、樹脂で凹凸を形成する場合には、鋼板１１等の金属材料の表面に、凸部１２Ａと凹部１３Ａとを形成した樹脂層３１を形成するようにしてもよい。
【００２２】
図４は、本実施例の超親水性構造の模式図である。
図４では、鋼板１１の表面に所定間隔に形成した凹凸による凹部１３内に水が浸入し、水膜２１を形成し、超親水性構造となっている状態を示している。
図４に示すように、所定間隔で形成された凹凸によって、凹部１３内に水膜２１が形成され、表面全体が超親水性となっているので、ここには油２２や有機物等が寄せ付けられない構造となっている。
【００２３】
すなわち、凹部１３内に水膜２１が形成されることでここに油２２が付着しようとしても、油２２と水膜２１とは互いに反発しあう結果、油２２が基材である鋼板１１の表面に付着することがなくなる。この状態で、水路や海水等の流水等の液体が存在することで、凹部１３内に形成される水膜２１上の油２２は流れさることとなる。
【００２４】
ここで、表面に２種の物質がある微細複合構造の場合、接触角は次のＣａｓｓｉｅ（カシー）式（式（１））で表される。式（１）中、θ１とθ２とは物質１と物質２との真の接触角、Ａ１とＡ２とは物質１と物質２との表面を占める割合である。
Ｃｏｓθｆ＝Ａ１Ｃｏｓθ１＋Ａ２Ｃｏｓθ２・・・（１） 
【００２５】
ここで、油２２等の付着防止のための接触角１０°以下の超撥水性表面とする。
鋼材１１に凹凸をつける場合には、接触角として水０°、ステンレス鋼材５８°とすると、カシー式から以下式（２）のようになるので、水９７、鋼板３の割合で凹凸を形成することで、超親水性構造となる。
ｃｏｓ（１０°）＝０．９７ｃｏｓ０°＋０．０３ｃｏｓ５８°・・・（２） 
【００２６】
また、鋼板１１等に樹脂層３１を形成する場合には、接触角として水０°、ポリウレタン樹脂塗料８１°とすると、カシー式から以下式（３）のようになるので、水９８、樹脂層２の割合で凹凸を形成することで、超親水性構造となる。
ｃｏｓ（１０°）＝０．９８ｃｏｓ０°＋０．０２ｃｏｓ８１°・・・（３） 
【００２７】
ここで、船舶由来の油滴として直径１ｍｍ以上を想定する。
防汚構造として超親水性を発揮する場合、油２２を反発する前提として凹部１３に水膜２１が形成されていることが条件である。
なお、水膜２１が無い場合には、凹部１３の底に油２２の一部が付着することとなる場合がある。
【００２８】
図５は、凹凸形状と油との関係を示す模式図である。
凹部１３に油２２の一部が接触しないようにするには、図５に示すように、ｗとして２×ｓｉｎαよりも小さいことが求められる。
ここで、凸部１２Ａの高さｈを求める場合、図５に示すように、油２２の半径を１ｍｍとする場合、凸部１２Ａの断面のアスペクト比を１：１とする。
【００２９】
ここで、樹脂の場合の超親水性の凹凸の凸部１２Ａの幅（ｄ）と凹部１３の幅（ｗ）との比率として２：９８を例とすると、１−ｃｏｓα：２×ｓｉｎα＝２：９８の場合、αは４．８°となる。
これにより、α＝４．８°とすると、１−ｃｏｓα＝０．００３５ｍｍ及び２×ｓｉｎα＝0．１６６ｍｍとなる。
【００３０】
よって、排除する油２２の油滴の直径の大きさを２ｍｍとする場合に、凹凸の凸部１２の幅（ｄ）が３．５μｍであり、凸部１２Ａの高さ（ｈ）が３．５μｍであり、凹部１３の幅（ｗ）が１６６μｍとなる。
【００３１】
また、排除する油２２の油滴の大きさを１ｍｍとする場合には、凹凸の凸部１２Ａの幅（ｄ）が１．８μｍであり、凸部１２Ａの高さ（ｈ）が１．８μｍであり、凹部１３の幅（ｗ）が８５μｍとなる。
【００３２】
ここで、油２２の径を１ｍｍ以上とするのは、油滴の大きさが１ｍｍ以上の場合には、乳濁液は不安定となり、油２２として独立存在しているからである。
【００３３】
図６及び図７は、凸部を形成するパターンの一例を示す図である。
ここで、防汚構造体の所定間隔を形成する凸部１２は、鋼板表面に形成される線状体又はドットあるいはこれらの組み合わせであってもよい。
【００３４】
図６は線状体の場合を示している。
図６では、鋼板１１の表面に線状体の凸部１２と所定間隔（ｗ）を持った凹部１３とを形成している。
【００３５】
また、図７は網目構造としており、凹部１３の幅（ｗ）は、最大幅とする必要がある。これ以上の場合には、油２２等が凹部１３の底部に接触することとなるので、これを避ける必要からである。
【００３６】
以上のように、本実施例によれば、基材である例えば鋼板１１や樹脂層の表面に、所定間隔のピッチの凹凸を持って形成される超親水性構造を備えた防汚構造体であって、凹凸の凸部１２の幅（ｄ）と凹部１３の幅（ｗ）とを、２：９８〜３：９７の比率とすることにより、水膜が形成される凹部１３を形成し、この水膜により例えば有機物や油等は反発することで、付着等の寄せ付けを防止し、この結果、例えば水路等の表面に有機物や油が付着することで起因するバイオフィルムの発生が防止される。
従来のように、塗料等による防汚層を形成するものではないので、環境に配慮した有機物や油等の付着を防止する防汚構造体を提供することとなる。
【００３７】
よって、本発明の防汚構造体を例えば船舶の船体、水路、反応槽や配管等の表面に施すことで、液中に存在する有機物や油等の汚染物質が起点となって、微生物腐食が発生することを防止することができることとなる。
【符号の説明】
【００３８】
１１  鋼板
１２、１２Ａ  凸部
１３、１３Ａ  凹部
２１  水膜
２２  油
３１  樹脂層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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