日本船舶海洋工学会講演会論文集 （この行は学会にて記入します）

機能性塗料による PSPC 対応のための塗膜管理技術
非会員
非会員
非会員
非会員
非会員

菅原 勝也*
植田 彰裕*
石原 慎一*
田中 正隆*
佐々木 高**

正 員
正 員
正 員
非会員
正 員

松岡島田林
藤原宮本一祥***
道男***
慎也***
治郎****
武****Dry film thickness control by functional coating
byKatsuya Sugawara,Non Member
Akihiro Ueda, Non Member

Shinichi Ishihara, Non Member
Masataka Tanaka,Non Member
Takashi Sasaki, Non Member

Kazuyoshi Matsuoka, Member
Michio Shimada,Member
Shinya Hayashi,Member
Jiro Fujiwara,
Non Member
Takeshi Miyamoto,Member

Key Words: IMO/PSPC requirement,ballast tank,S-I-P paint,paint film thickness control

1. 緒言

IMO 決議 MSC215(82)で採択された塗装基準(以下、PSPCと言う。)では、船体の防食効果を高めるために一定範囲内での膜厚の確保を要求しているが、複雑な船体構造の中での塗装作業において膜厚を一定範囲内に確保するには高度な技術が必要である。
現状、船舶の塗装品質の確保は塗装作業者の熟練度に依存しており、PSPC の要件である 2stripe coats and2spray coats により膜厚 320μm 90/10 ルールを確保するための塗装作業、及び膜厚検査に伴う工数増大は膨大になり、わが国造船業の国際競争力に対して甚大な影響を与えることが懸念されている。
(財)日本船舶技術研究協会では、造船・海運の競争力維持のために PSPC の強制化に伴う工数の増大を出来る限り抑制するための技術研究開発プロジェクト｢総合的な船体防食技術の向上｣を日本財団の助成事業として 2007～2008 年度の 2 年計画で実施した。
本調査研究は、その一環として実施したものであり、塗装した膜厚による色相の変化で規定膜厚に達したか否か を 目 視 で 確 認 で き る 機 能 性 塗 料 (Self-Indicating/Self-Inspecting Paint 以下、S-I-P 塗料と言う。)を利用して、PSPC の要求する膜厚の管理と膜厚計測の工数軽減の可能性について検討した。また、本塗料を適用した実船の防食性について調査を行ない、本技術の有効性の確認を行なった。

作業者が塗装しながら規定膜厚に達したことが認識でき、且つ、検査時に塗り残し部や過小膜厚部を容易に発見できることで規定膜厚が確保できる。
Fig.1～3 は鋼板面に塗装した時のイメージ図である。
Fig.1 は 320μm タイプの S-I-P 塗料での塗膜厚さと色の関係をグラデーションで表しており、320μm に達しない膜厚では下地の鋼板が透けて見え規定膜厚に達していないことを示した。
Fig.2 は S-I-P 塗料 320μm ﾀｲﾌﾟにより、1st. coat(160μm)と 2nd coat(160μm)の 2 回塗りで仕上げた場合の色の差を示した。
一方、Fig.3 は一般塗料(非 S-I-P)の場合であり、下地の鋼板が透けて見えないため、膜厚を計測しないと、どの程度の膜厚かは判定できないことを示した。
320μm

160μm30μm

Fig. 1 S-I-P/30～320μm

320μm

160μm

２. 機能性塗料について
S-I-P 塗料は、規定膜厚に達すると下地が隠蔽され目標とする膜厚が得られる機能を有した塗料である。即ち、Fig.2 S-I-P/160μm×2320μm*
日本ペイントマリン株式会社** 今治造船株式会社*** (独)海上技術安全研究所**** (財)日本船舶技術研究協会
原稿受付 (学会にて記入します)
春季講演会において講演 (学会にて記入します)©日本船舶海洋工学

160μm30μm

Fig.3

non S-I-P/30～320μm

３．実証試験
3. 1 試験の概要(1) 供試ブロック
実船二重底 WBT の 2 ブロックにて一般塗料と S-I-P 塗料による実証試験を行った。ブロックの写真を Fig.4 とFig.5 に、ブロックの塗装面積等の概要を Table.2 に示す。

3.2 試験結果(1) 膜厚分布(a)一般塗料と S-I-P 塗料の膜厚分布DB3C(P)及び(S)は、同一作業者により一般塗料、及びS-I-P 塗料により 2 回塗り(2stripe 2coat)の塗装を行なった。それぞれの平面部及びロンジ材等の膜厚分布をFig.7～Fig.10 に示す。
（DFT)
1200μm↑Above 1000μm : 2.4 %1000～1099μm
740～769μm

Block No.DB3C

Fig.5 Block No.DB4C(2) 下地処理
下地処理は Table.1 に示す PSPC に準じて実施した。

740～769μm

σ ; 172μm

680～709μm

σ ; 109μm

Ave. ; 537μm

620～649μm

Ave. ; 484μm

620～649μm
560～589μm

560～589μm

500～529μm

500～529μm

440～469μm

440～469μm
380～409μm［二次表面処理］鋼材状態→エッジは 3 パスグライディング処理。
表面処理→S/P 損傷部及び溶接部は Sa2 1/2、健全部はスイープブラスト。
そ の 他→ダスト､塩分濃度､油汚れ等の検査要件を満たす。

230μm↓

Fig.7

5.0

10.0

non S-I-P/Flat part（DFT)
1200μm↑Above 1000μm : 3.1%

1000～1099μm

Table.2 Area and Coating Specifications
Block

DB3C

Flat

DB3C(S)
390 m2

DB4C(P)
386 m2

DB4C(S)
408 m2

Stiff.

173 m2173 m2200 m2200 m2

Non S-I-P

S-I-P

S-I-P

S-I-P

Epomity
600HS-LT

NOA60
HS-LT320

NOA60
HS-LT320

NOA60
HS-LT320160μmx2

160μmx2

320μmx1

160μmx2

TypeProduct
Name
Painting
SchemeGray+Buff

Stripe2

SeeThruough
Buff+Buff
2SeeThruough
Buff+Buff
2Buff
1(4) 膜厚計測
膜厚計測は PSPC に準拠した。平面部は 5m2 毎に 1 点、ロンジ部は Fig.6 に示した一箇所 8 点のうちの 2 点の計測を行った。また、ロンジ部は膜厚傾向を把握するために測定点を増やして計測した。尚、膜厚計測は最終検査前に行い、規定膜厚に達していない箇所は手直し塗装を行い規定膜厚を確保した。
ａａbc

440～469μm

dFig.6

dmeasurement point

DB3C(S)

Ave. ; 471μm

560～589μm
500～529μm
380～409μm

319～290μm : 5.4%

260～289μm

320～349μm

319～290μm : 3.2%

260～289μm

BELOW 289μm ; 10%230μm↓
0.0

Fig.9

5.010.0

BELOW 289μm ; 2.8 %230μm↓
15.0（％）

20.0

non S-I-P/Longi part.

0.0

5.0

10.0

15.0（％）

20.0

Fig.10 S-I-P/Longi part(b)S-I-P 塗料による 1 回塗りと 2 回塗りの膜厚分布DB4C(P)及び(S)は、同一作業者による S-I-P 塗料を使用した 1 回塗り(1stripe 1coat)と 2 回塗り(2stripe2coats)の塗装を行なった。膜厚分布を Fig.11～Fig.14に示す。
（DFT)
1200μm↑Above 1000μm : 0%

1000～1099μm
800～899μm
740～769μm（DFT)
1200μm↑

DB4C(S)

DB4C(P)

1000～1099μm

Flat area

800～899μm

Flat area

740～769μm

SI paint 2coats

680～709μm

SI paint 1coat
σ ; 84μm

620～649μm

Ave. ; 473μm

Above 1000μm : 0%680～709μm

σ ; 88μm

620～649μm

560～589μm

560～589μm

500～529μm

500～529μm

440～469μm

440～469μm

Ave. ; 521μm

380～409μm

380～409μm

319～290μm : 2.2%

260～289μm

BELOW 289μm ; 0%230μm↓

c20.0

σ ; 124μm

620～649μm

440～469μm

320～349μmb（％）

SI paint 2coats

680～709μm

500～529μm

320～349μm

DB3C(P)
366 m 2

Paint

740～769μm

380～409μm

DB4C

15.0

Longi aria

800～899μm

Ave. ; 504μm

560～589μm

10.0

Above 1000μm : 0%

1000～1099μm

σ ; 171μm

620～649μm

5.0（DFT)
1200μm↑

DB3C(P)

non-SI paint 2coats

680～709μm

0.0

Fig.8 S-I-P/Flat part

Longi aria

740～769μm

BELOW 289μm ; 0%230μm↓

15.0 （％） 20.0

800～899μm(3) 供試塗料と塗装仕様
供試塗料は、バラストタンク用エポキシ系防食塗料を使用し、Table.2 にブロック概要と塗装仕様を示した。

319～290μm : 1.8 %

260～289μm

BELOW 289μm ; 4.7%
0.0

塩分濃度→50mg/㎡以下。S/P 種→無機ジンクプライマー。

320～349μm

319～290μm : 4.1%

260～289μm［一次表面処理］ブラスト→Sa2 1/2。表面粗度→30～75μm。

SI paint 2coats

non-SI paint 2coats

680～709μm

320～349μm［ 鋼板処理 ］シャープエッジの除去等“ISO 8501-3 grade P2”に適合。

DB3C(S)
Flat area

800～899μm

380～409μm

Table.1 Surface preparation

Above 1000μm : 0%

1000～1099μmFlat area

800～899μm

Fig.4（DFT)
1200μm↑

DB3C(P)

0.0

5.0

10.0

320～349μm

319～290μm : 0%260～289μm

BELOW 289μm ; 0%230μm↓
15.0 （％） 20.0

Fig.11 S-I-P/1coat/Flat part

0.0

5.0

10.0

15.0（％）

Fig.12 S-I-P/2coats/Flat part20.0

（DFT)
1200μm↑
1000～1099μm（ＤＦＴ）
1200μm↑

DB4C(P)

Above 1000μm : 0%

800～899μm
740～769μm
680～709μm
620～649μm

740～769μm

σ ; 100μm

680～709μm

SI paint 2coatsσ ; 108μm

620～649μm

Ave. ; 507μm

560～589μm

500～529μm

500～529μm

440～469μm

440～469μm

380～409μm

380～409μm
320～349μm

320～349μm

319～290μm : 4.3 %260～289μm

BELOW 289μm ; 3.5%230μm↓
0.0

5.0

10.0

319～290μm : 1.4 %

260～289μm

（％）

20.0

Fig.17

BELOW 289μm ; 1.4%230μm↓
15.0DB4C(S)Longe aria

800～899μm

SI paint 1coat

Ave. ; 443μm

560～589μm

Above 1000μm : 0%

1000～1099μm

Longi aria

0.0

5.0

10.0

15.0

（％）

20.0

Fig.13 S-I-P/1coat/Longi part Fig.14 S-I-P/2coats/Longi part以上の膜厚計測結果から、以下のことが言える。
・S-I-P 塗料 2 回塗り 1 回塗りともに、一般塗料に比較し標準偏差と平均膜厚は小さく均一な膜厚が得られ、且つ、過小膜厚と過大膜厚を抑制した規定膜厚の確保が可能である。但し、ロンジ部の目視判定し難い場所は、一般塗料と同様に膜厚のコントロールが難しい。
・S-I-P 塗料 2 回塗りと 1 回塗りでは、1 回塗りの方が 2回塗りで見られるラップによる厚膜現象が少なくなり、よりバラツキの小さい均一な膜厚が得られる。
(2) 塗膜検査(a)一般塗料の場合の膜厚確認
一般塗料における膜厚の確保は塗装作業者の熟練度に依存しており、その確認は膜厚計測以外に方法がなく計測点以外の膜厚はわからない。特にフリーエッジ部、隅肉や突合せ溶接部、及びくり穴やロンジ部材のエッジ等は膜厚計測が不可能でありその確認は難しい。
Fig.15 に一般塗料による塗装後の一例を示した。過小膜厚の存在も膜厚計測しないと分からなく、規定膜厚が確保されているかどうか不明な状況である。
(b)S-I-P 塗料の場合の膜厚確認
S-I-P 塗料は目視による“面”での膜厚確認ができるため、規定膜厚の確保が一般塗料に比べて容易である。このことは、前述の膜厚分布のデータからも明らかである。
Fig.16 は S-I-P 塗料塗装後で下地の透けが目視により確認でき、規定膜厚に達していないことが分かる。
Fig.17 は狭隘部のフリーエッジ裏面等を手鏡で確認している状況を示した。下地が透けていることから規定膜厚に達していないことが分かる。

S-I-P

non S-I-P
Low DFT(3) ピンホール検査
PSPC では 2 回塗りにより 320μm を確保するよう規定されている。2 回塗りとする目的の一つにピンホールの防止があると云われているため、本試験でも塗装回数によるピンホールの発生を調査した。調査状況を Fig.18 に示す。
ピンホール発生の有無を平面部、くり穴、及びエッジ等で確認した結果、何れの塗装仕様でもピンホールの発生は認められなく、S-I-P 塗料の 1 回塗り(DFT320μm×1coat,1stripe)仕様でも良好な塗膜状態であることを確認した。

Fig.18 Inspection of Pinhole
以上のように、S-I-P 塗料では、塗装後の検査においても目視により確認しながら膜厚検査を行なえば、精度よい検査が行なえると共に検査業務の負担の軽減が可能である。以って、精度良い膜厚管理が可能であり、結果的にバラストタンクの防食性能の向上に繋がるといえる。

4．実船調査
S-I-P 塗料をバラストタンクに施工した実船について、就航後の塗膜状況を確認するために調査を行った。
比較のために、一般塗料(ﾀｰﾙｴﾎﾟｷｼ塗料)施工船についても併せて調査した。
4.1 調査概要
Table.3 に一般塗料施工船、Table.4 に S-I-P 塗料施工船の概要を示す。
Tablel.3

Low DFT(See Through Buff)

調査船種塗装仕様

Fig.15 non S-I-P

Fig.16Inspection of Film Thickness at Narrow Space

S-I-P

船
種ト ン 数
就
航
調 査 日
経過年数

non S-I-P Specified Vessel

調査船Ⅰ
ﾀｰﾙｴﾎﾟｷｼ塗料
220μmX1
BC
28,390 D/W
2006.2
2008.9.27
30 ヶ月

一般塗料施工船
調査船Ⅱ
ﾀｰﾙｴﾎﾟｷｼ塗料
220μmX1
BC
9,200 D/W
2005.32008.11.9
44 ヶ月

調査船Ⅲ
ﾀｰﾙｴﾎﾟｷｼ塗料(不明)
BC
53,020 D/W
2003.10
2008.8.1060 ヶ月

調査船種塗装仕様
船
種ト ン 数
就
航
調 査 日
経過年数

Tablel.4 S-I-P Specified Vessel
S-I-P 塗料施工船
調査船Ⅳ
調査船Ⅴ
調査船Ⅵ
NOA60HSNOA60HSNOA60250μmX1250μmX1150+250μm
BC
ｹﾐｶﾙﾀﾝｶｰ
LNG
32,500D/W 25,441 D/W
67,300 D/W
2005.6
2006.5
2003.92008.8.5
2008.10.11
2008.8.27
36 ヶ月
29 ヶ月
60 ヶ月

4.2 調査結果
Fig.19 に一般塗料(ﾀｰﾙｴﾎﾟｷｼ系)、Fig.20 に S-I-P 塗料を施工した実船のバラストタンク調査結果の写真を示す。
一般的に就航船では、損傷部及び狭隘部の塗り難い箇所やエッジ部等の膜厚が確保し難い箇所が発錆し、その後、平面部でも過小膜厚部に膨れが発生し剥がれや発錆が起きる場合が殆どである。
今回調査した一般塗料施工船では、この傾向が顕著に現れており平面部やロンジ部等の過小膜厚箇所に発錆が見られ、特にロンジ・くり穴等での錆が多く認められた。
一方、S-I-P 塗料施工船ではエッジ等での発錆が全く認められなく良好な塗膜状態であった。これは S-I-P 塗料を使用した塗装により規定膜厚が充分に確保されているため、十分な防食性能が保たれていると言える。
また、3 年経過後の S-I-P 塗料 1 回塗り施工船でも、発錆は認められず良好な塗膜状態であった。このことは、1 回塗りでも膜厚が十分に確保されていた、1 回塗りでもピンホールの発生がなかった、ものと判断できる。

率が高くなり、膜厚のバラツキも大きくなるため、塗膜性能に影響を及ぼす。
一方、S-I-P 塗料による塗装の場合には、目視による“面”での膜厚管理が可能であることから、塗装作業者が塗装しながら膜厚を管理することができるため、過小膜厚の発生率が低く一様な分布の膜厚が確保できることが確認された。
以上のように、S-I-P 塗料を用いることにより過小膜厚箇所が目視で確認でき、塗装作業者が塗装作業をしながら膜厚を管理することが可能である。
5.2 S-I-P 塗料を使用した場合の塗装検査について
S-I-P 塗料を使用した場合、特に平面部での“目視による膜厚管理”が容易に可能となるため検査作業時間の大幅な短縮が期待できる。また、狭隘部等の直接視認できない箇所については、膜厚計測が不可能でも手鏡等により目視で確認することができ規定の膜厚が確保される。
さらに、塗装回数を一回塗りとした場合は、塗装作業時間の短縮と塗料使用量の削減も期待できる。
5.3 S-I-P 塗料の塗装仕様について
S-I-P 塗料 2 回塗りの場合は、1st.coat の一例としてFig.21 に示す下地が透けた状態に、2nd.coat で Fig.22に示す下地が被った Full Buff 色まで塗装する。
S-I-P 塗料 1 回塗りの場合は Fig.22 の下地が被った状態まで塗装する。
S-I-P paint 1st.coat

S-I-P paint 2nd.coat

Low DFT(See Through Buff)

Fig.21
Fig.19 Condition of Ballast Tank Specified with non S-I-P

Fig.20 Condition of Ballast Tank Specified with S-I-P

5．調査研究結果
5.1 S-I-P 塗料による膜厚管理について
一般塗料では、エッジ部や狭隘部等の膜厚が計測できない部位、或いは計測可能な平面部でも“点”での確認となり、計測できない箇所は膜厚管理が不十分となる可能性がある。また、塗装作業者の熟練度が品質確保に密接に関連しており、規定膜厚に達しない過小膜厚の発生

S-I-P/1st coatFig.22 S-I-P/2nd coats

６．おわりに
本調査・研究は IMO のバラストタンク塗装基準(PSPC)に対応するために日本船舶技術研究協会がプラットホームとなり、船主協会・日本造船工業会・日本中小型造船工業会・海上技術安全研究所・日本塗料工業会等の委員の参加の下「船体防食総合対策委員会」が立ち上げられ、この中の「塗膜管理 WG」で実施した。
今後は、S-I-P 塗料を適用することによる、塗膜品質の確保性、検査方法の低減化、塗り回数の低減化等の有効性について IMO へ提案する検討を行いたい。
最後に、本調査・研究に際し、関係者並びに多大なるご支援を頂きました日本財団と試験にご協力頂きました
今治造船株式会社殿、調査船にご協力頂きました船主殿に深く感謝の意を表します。