(57)【要約】【課題】本考案は、水管の内壁面などに貼り付けられて、水生生物の付着、成長および繁殖を防止する壁板を提供する。【解決手段】基板と、前記基板上に配置された、銅金属および/または銅合金からなる層と、を有し、前記銅金属および/または銅合金からなる層が、最表面に配置されている、水生生物忌避性壁板。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配置された、銅金属および/または銅合金からなる層と、を有し、
前記銅金属および/または銅合金からなる層が、最表面に配置されている、水生生物忌避性壁板。
【請求項２】
前記銅金属および/または銅合金からなる層を支持する支持層と、
前記支持層と前記基板との間に介在する接着層と、をさらに有する、請求項１に記載の水生生物忌避性壁板。
【請求項３】
前記銅金属および/または銅合金からなる層の厚みは、５〜２００ｎｍである、請求項１または２に記載の水生生物忌避性壁板。
【請求項４】
前記銅合金は銅−錫合金である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水生生物忌避性壁板。
【請求項５】
前記基板は、厚み１ｍｍ以上の樹脂板である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水生生物忌避性壁板。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水生生物忌避性を有する壁板に関し、特に海水や淡水を流通させる配管などの内壁面に貼り付けて用いられる壁板に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所や火力発電所などの各種発電所および各種工場では、大量の淡水または海水を利用している。これらの淡水または海水は、通常、取水管などの送水管（これらを総称して「水管」という）を通して、取り込まれたり、放出されたりしている。
【０００３】
しかしながら、それらの水管の内壁面には、淡水や海水に含まれるムラサキガイ、カキなどの貝類やフジツボなどの水生動物、藻類などの水生植物あるいは水生微生物などの、生態上付着性を有する生物（これらを総称して「水生生物」という）が付着し、成長および繁殖するという問題がある。これらの水生生物が水管の内壁面に付着して繁殖すると、水管内の流路断面積が狭められる。例えば、大量の海水を冷却水として利用している原子力発電所または火力発電所では、水生生物が機器、配管および冷却水管に付着し、それらが成長して繁殖することにより、取水量の減少、熱交換器やポンプなどの効率低下および損傷などの各種障害が生じている。そのため、上記のような付着性を有する各種水生生物の付着、成長および繁殖を防止することが求められている。
【０００４】
たとえば、特許文献１には、水生生物付着防止剤を含む塗料が提案されている。この塗料は、水生生物の忌避作用を有することから、船舶の船底や発電所などの取水路に用いられることが記載されている。しかしながら、このような塗料の水生生物忌避性は、必ずしも満足できるものではなかった。
【０００５】
一方、特に銅などの抗菌性金属が、有機系の抗菌剤と比べてより広範囲の有害微生物に効果を発揮し、かつ人体への毒性が低いことに着目されている。そこで、例えば銅の薄膜を、紙やフィルムなどの可撓性基材に設けたフィルムが提案されている（特許文献２〜８および非特許文献１を参照）。しかしながら、その効果の厳密な評価は、詳細には検討されてこなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２９８００７号公報
【特許文献２】特開平１１−１７９８７０号公報
【特許文献３】特開２００４−１８３０３０号公報
【特許文献４】特開昭６１−１８２９４３号公報
【特許文献５】特許第２９４７９３４号公報
【特許文献６】特表平９―５０５１１２号公報
【特許文献７】特表平８―５００３９２号公報
【特許文献８】特開２００６−１５２３５３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】富山県工業技術センター平成９年度研究報告  p.II-73
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案は、このような事情に鑑みてなされたものであり、水管の内壁面などに貼り付けられて、水生生物の付着、成長および繁殖を防止する壁板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案者らは、水生生物の、水管の内面への付着、成長および繁殖を効果的に防止する手段について鋭意研究した。その結果、銅金属及び／又は銅合金からなる層が、水生生物の忌避効果に優れることを見出した。そして、この銅金属及び／又は銅合金からなる層を最表面に有する壁板を、水管の内壁面に複数貼り付けることで、上記のような付着性を有する各種水生生物の水管の内壁面への付着、成長および繁殖を防止できることを見出し、本考案に至った。
【００１０】
本発明は、以下に示す水生生物忌避性壁板に関する。
［１］  基板と、前記基板上に配置された、銅金属および/または銅合金からなる層と、を有し、前記銅金属および/または銅合金からなる層が、最表面に配置されている、水生生物忌避性壁板。
［２］  前記銅金属および/または銅合金からなる層を支持する支持層と、前記支持層と前記基板との間に介在する接着層と、をさらに有する、［１］に記載の水生生物忌避性壁板。
［３］  前記銅金属および/または銅合金からなる層の厚みは、５〜２００ｎｍである、［１］または［２］に記載の水生生物忌避性壁板。
［４］  前記銅合金は銅−錫合金である、［１］〜［３］のいずれかに記載の水生生物忌避性壁板。
［５］  前記基板は、厚み１ｍｍ以上の樹脂板である、［１］〜［４］のいずれかに記載の水生生物忌避性壁板。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の水生生物忌避性壁板は、水管の内部に貼り付けて使用されることで、付着性を有する各種水生生物の付着、成長および繁殖を防止することができる。このため、水管による取水量の減少、熱交換器やポンプなどの効率低下および損傷などの各種障害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案に係る水生生物忌避性壁板の一実施形態を示す模式図である。
【図２】銅と錫の蒸気圧を示すグラフである。
【図３Ａ】本考案に係る水生生物忌避性壁板の使用形態の一例を示す模式図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＸ部分の拡大模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
１．水生生物忌避性壁板について
本考案の水生生物忌避性壁板は、少なくとも、基板と、その一方の面に直接または他の層を介して積層された銅金属および/または銅合金からなる層とを含む。本考案の水生生物忌避性壁板は、銅金属および/または銅合金からなる層を、基板の表面性状に依ることなく最表面に均一に形成できることや、製膜スペースを少なくできるなどの観点から、基板と銅金属および/または銅合金からなる層との間に、（銅金属および/または銅合金からなる層を支持する）支持層と、支持層と基板とを接着させる接着層と、をさらに含むことが好ましい。銅金属および/または銅合金からなる層は、水生生物忌避性壁板の最表面に配置される。
【００１４】
図１は、本考案に係る水生生物忌避性壁板の一実施形態を示す模式図である。図１に示されるように、水生生物忌避性壁板１０は、基板１２と、接着層１４と、支持層１６と、銅金属および/または銅合金からなる層１８と、が順に積層されてなる。
【００１５】
基板１２は、水生生物忌避性壁板に（壁板としての）機械的強度を付与する機能を有する。基板１２を構成する材料は、特に制限されず、樹脂、金属およびセラミック等であってよく、好ましくは樹脂である。
【００１６】
基板１２を構成する金属の例には、鋼などが含まれる。基板１２を構成する樹脂の例には、熱可塑性樹脂が含まれる。熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル；ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン；ポリイミド；およびポリアミド等が含まれる。
【００１７】
基板１２の厚みは、材質によって異なるが、例えば基板１２が樹脂で構成される場合、１ｍｍ以上が好ましく、２〜１０ｍｍ程度であることがより好ましい。
【００１８】
接着層１４は、基板１２と、後述する支持層１６とを接着させる機能を有する。接着層１４を構成する材料は、公知の接着剤であってもよく、例えばゴム系接着剤、ポリアクリレート等のアクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、ポリイミド系接着剤およびポリアミド系接着剤などが含まれる。
【００１９】
接着層１４の厚みは、基板１２と後述する支持層１６とを十分に接着できる程度であればよく、例えば５〜１００μｍ程度とすることができる。
【００２０】
支持層１６は、後述する銅金属および/または銅合金からなる層１８を支持する機能を有する。支持層１６は、可とう性を有するフィルムまたはシートでありうる。支持層１６を構成する材料は、樹脂または金属などでありうる。
【００２１】
支持層１６を構成する樹脂の例には、熱可塑性樹脂が含まれる。熱可塑性樹脂は、銅金属および/または銅合金からなる層１８との接着性に優れる。熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル；ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン；およびポリイミドなどが含まれる。支持層１６は、一軸または二軸の延伸フィルムであってもよい。
【００２２】
支持層１６の厚みは、特に制限されないが、１２〜１８８μｍの範囲とすることができる。支持層１６の厚みが薄すぎると、支持層の機械的強度が低く、銅金属および/または銅合金からなる層１８を均一な薄膜にすることができないことがある。
【００２３】
銅金属および/または銅合金からなる層１８は、基板１２に水生生物忌避性を付与する機能を有する。従来から、銅金属、および銅に錫を配合した青銅や、銅にアルミニウムを配合したアルミニウム青銅などの銅合金が、抗微生物性を有することが知られており、これらの銅金属および/または銅合金からなる層を、基板１２の最表面に配置することで、水生生物忌避性を有する基板１２を得ることができる。
【００２４】
銅金属および/または銅合金からなる層１８は、支持層１６のできるだけ全面に積層されていることが好ましい。より高度な水生生物忌避性を得るためである。
【００２５】
本考案において銅金属および/または銅合金からなる層１８の厚みは、特に制限されないが、求められる水生生物忌避効果を維持できる厚みであればよく、５〜２００ｎｍであることが好ましく、１０〜１００ｎｍであることがより好ましい。銅金属および/または銅合金からなる層１８の厚みが５ｎｍ未満であると、支持層１６の全面を完全に被覆できず、一定の水生生物忌避性が得られない。一方、銅金属および/または銅合金からなる層１８の厚みが２００ｎｍ超であっても、水生生物忌避効果がそれ以上向上しないからである。
【００２６】
銅金属および/または銅合金からなる層を構成する好ましい銅合金は、銅−錫合金であり；より好ましくは銅を６０原子％を超えて９０原子％以下含み、錫を１０原子％以上４０原子％未満含有する銅−錫合金であり；さらに好ましくは銅を６３原子％以上含み、錫を３７原子％以下含み；特に好ましくは錫を１５原子％以上含み、かつ残部が実質的に銅原子である銅−錫合金である。銅−錫合金の錫の含有量が１０原子％以下であると、淡水や海水との接触によって、腐食または変色して外観変化が生じる場合がある。さらに、銅の含有量が高いほど、水生生物忌避性能が向上する。
【００２７】
銅−錫合金には、前述の銅および錫の含有量を満たす限りにおいて、他の元素が含まれていてもよい。それにより、経済性、各種液体との親和性、基材との親和性、金属薄膜の色調などが調整されうる。例えば、銅−錫合金には、溶融状態での蒸気圧が銅に近いアルミニウム、ゲルマニウム、ベリリウム、ニッケル、シリコンなどが含有されていてもよい。また、耐食性を損なわない範囲で亜鉛、銀、ニッケルなどの水生生物忌避性を有する他の金属が含有されていてもよい。
【００２８】
従来から、バルク金属材料分野において、銅に錫を加えて合金化し、耐食性を向上させることは広く行われてきた。ところが、青銅として古代より利用されている銅−錫合金における錫含有量の上限は、現在でも約１０原子％である。錫含有量が１０原子％を超える銅−錫合金は、脆性が増すため、鋳物として使われることはあるが、後に塑性加工を施されるような板材や棒材などには通常用いられない。
【００２９】
本考案の水生生物忌避性壁板における銅合金は、薄膜として好ましくは支持層に積層されるので、銅−錫合金の錫の含有量が１０原子％を超える銅−錫合金であっても、加工性や使用時の耐久性を有する。
【００３０】
本考案の水生生物忌避性壁板は、必要に応じて他の層をさらに有してもよい。他の層は、たとえば基板１２の、接着層１４が配置されていない面に配置された他の接着層などであってもよい。そのような他の層は、水生生物忌避性壁板の少なくとも一方の面の最表層が、銅金属および/または銅合金からなる層となるようにすれば、どの位置に配置されてもよい。
【００３１】
本考案の水生生物忌避性壁板は、後述するように、水管の内壁面や船底面にタイル状に複数貼り付けられて用いられる。そのため、本考案の水生生物忌避性壁板の大きさは、水管の内径等によって適宜設定され、約１０ｃｍ角〜５ｍ角程度でありうる。
【００３２】
２．水生生物忌避性壁板の製造方法について
図１で示される水生生物忌避性壁板は、１）支持層の一方の面に銅金属および/または銅合金からなる層を成膜するステップと、２）銅金属および/または銅合金からなる層が成膜された支持層と、基板とを、接着剤を介して貼り合わせるステップと、を経て製造することができる。
【００３３】
１）のステップについて
支持層の一方の面に、銅金属からなる層を成膜する場合に、一般的には、成膜しようとする層厚が比較的薄い場合は膜厚制御性と基材への付着力に優れたスパッタリング法を用いるか、または膜厚制御性や基材への付着力は劣るものの生産性に優れる蒸着法が用いられる。
【００３４】
銅金属からなる層を構成する銅金属は、真空蒸着法により成膜されたものであることが好ましい。金属蒸発源を加熱溶融させて行う真空蒸着法（以下蒸着法）により形成された膜（以下蒸着膜）を銅金属からなる層とすることで、他の製造方法で成膜した膜を銅金属からなる層とするよりも、本考案の基板に、高い水生生物忌避性を付与することができる。蒸着膜が、他の方法で形成された金属薄膜よりも高い水生生物忌避性を示す理由は、特に限定されないが、例えば以下の通りである。蒸着膜は、スパッタリング法やめっき法で形成された金属膜と比較して膜密度が低いため、水中の酸素による金属の酸化反応がより迅速に起こると考えられる。この高い酸化反応速度が、細菌を死滅させる活性物質である活性酸素や金属イオンの生成を加速して、より大きな殺菌力が得られていると考えられる。
【００３５】
蒸着法において金属蒸発源を加熱溶融させる方法の例には、成膜速度の制御性が良好なことから電子ビームを照射して加熱を行う方法（いわゆるＥＢ蒸着）、通電加熱、誘導加熱など一般に利用されている全ての加熱方法を利用できる。これらの加熱方法で金属蒸発源を加熱して溶融、さらに蒸発させる蒸着方法を採用することにより、他の金属薄膜形成方法、例えばスパッタリング法、電解析出（めっき）法を用いるのに比べてより高い水生生物忌避効果を得ることができる。
【００３６】
一方、支持層の一方の面に、銅合金からなる層を成膜する場合に、銅合金の薄膜の形成方法は基本的に限定されない。物理的成膜法として、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザー蒸着法、アーク蒸着法、溶射法、溶融めっき法などがあり；化学的成膜法として、電解めっき法、無電解めっき法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法などを用いることができる。
【００３７】
これらの薄膜形成方法の中でも、真空蒸着法、イオンプレーティング法ならびに電解めっき法が最も生産性に優れた方法として知られている。これら３種類の成膜方法は、一般的に、いずれも合金薄膜の製造に適用するのが困難といわれている。真空蒸着法、イオンプレーティング法で合金薄膜を形成する場合、合金の各構成元素の蒸発速度が一定の比率になるように調整する必要があるが、一般に特定の温度における金属の蒸気圧は元素によって大きく異なるため、蒸発速度も大きく異なるためである。
【００３８】
つまり、合金蒸発源を加熱溶融させると、蒸気圧の高い元素（Ａ元素）だけが先に蒸発し、Ａ元素がほぼ蒸発しきって蒸発源の中にＡ元素がほとんど残らない状況になった後に、蒸気圧の低い元素（Ｂ元素）の蒸発速度が徐々に高まって、最後にはＢ元素だけが蒸発する。このような方法では、一定範囲の組成に制御された合金を得ることができない。特許文献８に記載されたように、加熱により合金化を図ることも知られているが、高温を必要とするため基材の選択の自由度の観点から必ずしも好ましくない。そのため、通常は２つ以上の蒸発源を独立して用意し、それぞれの蒸発源に合金の構成元素を１種類ずつ入れて独立に加熱温度を制御して、合金構成元素同士の蒸発速度比を制御する。当然ながら、このような制御方式は、製造装置の価格上昇を引き起こす。
【００３９】
ところが、図２に示すように、銅と錫は、１０５０℃から１５００℃の広い範囲で非常に近い蒸気圧を有する。そのため、単一の銅−錫合金の蒸発源を用いても、銅と錫の合金蒸着膜を得ることができる。単一の銅−錫合金の蒸発源を用いれば、コストの低減が実現されるので、有利である。
【００４０】
ただし、蒸発源の組成と蒸着膜の組成は必ずしも一致せず、双方の金属の蒸気圧以外にも溶融状態での比重など複数の因子が関係して蒸着膜の組成が決まるので、成膜した薄膜の金属組成を予見することは困難である。
【００４１】
本考案者らの詳細な検討の結果、銅と錫の合金系では、錫が原子数比率で１５パーセント以上の場合には、蒸発源の組成と蒸着膜の組成が近似することがわかった。また、一般には合金蒸発源を用いて蒸着を連続的に行うと、合金のうちの一部の成分元素のみが先に多く蒸発することで、残った蒸発源の組成が元の組成からずれていくことにより、徐々に蒸着膜の組成もずれていくことが知られている。その組成のずれの大きさも、蒸着膜中の錫の原子数比率が１５パーセント以上の場合には比較的小さくできることも、本考案者らは見出した。例えば合金蒸着源の組成が錫の原子数比率２４パーセント〜３３パーセントの場合に、蒸着を開始した時点での蒸着膜組成と、蒸発源を約３分の２消費した時点での蒸着膜組成とが、いずれも本考案の抗微生物性金属の組成範囲に収まっている。そのため、蒸着工程の進行中に何れかの成分金属を追加するなどの特段の追加的措置を実施しなくても、効率よく水生生物忌避性を有する金属薄膜を形成することができる。
【００４２】
２）のステップについて
銅金属および/または銅合金からなる層が成膜された支持層と、基板とを接着剤を介して貼り合わせる方法は、特に制限されず、銅金属および/または銅合金からなる層が成膜された支持層と、基板とをフィルム状接着剤を介して熱圧着（ラミネート）する方法であってもよいし；銅金属および/または銅合金からなる層が成膜された支持層と基板の少なくとも一方に接着剤を塗布した後、両者を貼り合わせる方法であってもよい。
【００４３】
このように、銅金属および/または銅合金からなる層が成膜された支持層と、基板とを接着剤を介して貼り合わせる。支持層は、可とう性を有することから、ロール体から巻き出しながら、銅金属および/または銅合金からなる層を成膜することができる。これにより、基板に直接、銅金属および/または銅合金からなる層を成膜するよりも、製膜するためのスペースを少なくすることができる。また、銅金属および/または銅合金からなる層を、基板の表面性状の影響を受けることなく最表面に均一に形成することができる。
【００４４】
３．水生生物忌避性壁板の使用態様について
本考案の水生生物忌避性壁板は、前述の通り、水生生物に対する忌避効果に優れる。そのため、本考案の水生生物忌避性壁板は、水管の内壁面や船底などの、海水や淡水と接触する面に貼り付けられた状態で用いられる。本考案における水管には、海水や淡水を流通させる配管だけでなく、トンネル（流通路）なども含まれる。
【００４５】
図３Ａは、本考案の水生生物忌避性壁板の使用形態の一例を示す模式図であり、図３Ｂは、図３ＡのＸ部分における拡大模式図である。図３Ａに示されるように、水管２０の内壁面には、複数の本考案の水生生物忌避性壁板１０が、セメントや接着剤（不図示）などによって複数貼り付けられている。複数の水生生物忌避性壁板１０からなる水管２０の内壁面の最表層は、図３Ｂに示されるように、本考案の水生生物忌避性壁板１０の銅金属および/または銅合金からなる層１８が配置されている。
【００４６】
これにより、水管２０内に淡水や海水を流通させても、水生生物忌避性壁板１０の銅金属および/または銅合金からなる層１８が、淡水や海水に含まれる、付着性を有する水生生物の付着やそれらの繁殖や成長を抑制しうる。それにより、水管による取水量の減少、熱交換器やポンプなどの効率低下および損傷などの各種障害を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本考案の水生生物忌避性壁板は、優れた水生生物忌避性を有する。そのため、水管の内壁面だけでなく、客船、貨物船、タンカー等の船底などに貼り付けて用いることもできる。
【符号の説明】
【００４８】
１０  水生生物忌避性壁板
１２  基板
１４  接着層
１６  支持層
１８  銅金属および/または銅合金からなる層
２０  水管
【図１】
0003166722.tif 000003
【図２】
0003166722.tif 000004
【図３Ａ】
0003166722.tif 000005
【図３Ｂ】
0003166722.tif 000006