[发明专利]摩擦阻力减少船舶的涂料组合物和摩擦阻力减少系统

说明书

本发明的课题是提供在水中的空气等气体亲和性可长期持续、流体摩擦阻力减少效果大、经济且对环境的影响少的摩擦阻力减少船舶，并且提供可形成在水中与空气等气体的亲和性得到长期持续、起到摩擦阻力减少效果、且航行中和静置条件下都具有防污功能的涂膜的涂料组合物。本发明涉及可形成具有特定的静态水中气泡接触角和特定的水中气泡滚动(滑动)角的涂膜的、用于利用水中的气体润滑功能的摩擦阻力减少船舶的涂料组合物。此外，本发明涉及分别以特定量含有特定的有机聚硅氧烷(A)、特定的有机硅烷(B)、特定的疏水性材料(C)的用于利用水中的气体润滑功能的摩擦阻力减少船舶的防污涂料组合物。

技术领域

本发明主要涉及用于利用水中气体润滑功能的摩擦阻力减少船舶的涂料组合物、由该组合物形成的涂膜、用该涂膜被覆的船舶、该船舶的制造方法、预测上述摩擦阻力减少效果的方法、用于上述摩擦阻力减少效果的预测的装置以及用于上述摩擦阻力减少船舶的摩擦阻力减少系统。

背景技术

在航行的船舶中，由于波浪的产生而造成的波浪阻力、由于船底的形状而产生的压力形状阻力和由于水的粘性而产生的摩擦阻力(水流摩擦阻力)发生作用。波浪阻力和形状阻力由于迄今为止的研究而被大幅减少，但摩擦阻力占到船体全部阻力的60％～80％，为了节省能量而希望减少摩擦阻力。作为上述水流摩擦阻力的减少方法，提出并研究了在船底供给空气的空气润滑法和在海水等流体中添加聚合物的方法(利用汤姆斯效应的方法)，前者在船舶上的实用化正在开展。

例如，专利文献1～4中，公开了通过涂覆剂等对船底表面进行处理，对船底表面赋予拒水性，保持气泡或空气层，减少摩擦阻力的方法。这些方法中任一种均是对形成了特定疏水性涂膜的船底供给空气，用空气层覆盖该船底表面，利用空气润滑效果减少摩擦阻力的方法。

该疏水性涂膜通过涂覆剂中含有的疏水性(微)粒子和疏水性粘合剂树脂而形成，具有与空气亲和性高的疏水性凸凹粗糙面。具有疏水性凸凹粗糙面的疏水性涂膜(以下称为“疏水性凹凸涂膜”)呈现高拒水性，该高拒水性来源于在空气中空气对凹部的附着、作为空气层被保持，以及凸部的表面自由能量小。然而，这样的疏水性凹凸涂膜在水中经时变化，其拒水性消失，空气亲和性也消失。尤其在航行的船舶船底中，该经时变化显著。即，由于空气(气体分子)和疏水性凹凸涂膜(表面构成分子)的分子间相互作用力小，因此慢慢地水(分子)浸入该凹部中，空气被排除。将该现象作为“浸渍浸润”进行说明。在疏水性凹凸涂膜表面上存在水流的情况下，空气的排除进一步得到促进。如果水浸入该疏水性凹凸涂膜的凹部中，空气(层)被排除，则即使对该表面重新供给空气，也由于水(分子)的凝集能量和质量压倒性地大于空气，而使空气不能浸入疏水性凹凸涂膜的凹部。即，空气(层)保持性能不会恢复。因此，疏水性凸凹涂膜由于在空气中于凹部形成空气层而呈现空气亲和性，但由于在水中浸入凹部的水覆盖涂膜表面而变为亲水性，导致与空气的亲和性消失。

此外，疏水性凹凸涂膜的凝集能量(表面自由能量)小，机械强度也小。因此，这样的疏水性凹凸涂膜脆弱而缺乏附着性，由于航行中的水流作用等，上述微粒或疏水性凹凸涂膜从船底表面剥离、脱落，由于该疏水性凹凸涂膜而导致空气保持性能下降。

而且，上述疏水性凸凹涂膜没有防污性能。从防止由于船舶停泊时的水中生物附着而船底表面的污损导致船底表面的粗糙度变大、摩擦阻力增大的观点考虑，希望在船底形成的涂膜具有防污性。专利文献5中记载了为了使凸凹表面具有防污性，按照使氧化性气体或氧化性液体在船底流动的方式向海中供给这些气体或液体，但难以使船底表面整体常时地处于该气氛下，而且由于有氧化性气体或氧化性液体导致海洋污染之忧而缺乏实用性。

因此，上述现有技术作为长期使用的船舶的摩擦阻力减少方法不能认为是有效的。

此外，如专利文献6所述，已知以膜表面的水的接触角来判断摩擦阻力的减少效果的方法，但这样的方法并不能够说可以良好的精度反映了水中的涂膜表面上的气泡的状态或行为等。

现有技术文献

专利文献