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 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要设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W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】
[0002] 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。
[0003] 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。该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。
[0004] 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趟面。具有疏水性凸凹粗趟面的疏水性涂膜 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，W及凸部的表面自由能量小。然而，该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"浸溃浸润"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。目P，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。
[0005] 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，该 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。
[0006] 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趟度变大、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该些气体或液体，但难W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。
[0007] 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。
[0008] 此外，如专利文献6所述，已知W膜表面的水的接触角来判断摩擦阻力的减少效 果的方法，但该样的方法并不能够说可W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。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 ;日本专利第2890340号公报
[0012] 专利文献2 ;日本专利特开平08-268380号公报
[0013] 专利文献3 ;日本专利特开平10-273617号公报
[0014] 专利文献4 ;日本专利特开平11-131007号公报
[0015] 专利文献5 ;日本专利特开平09-262563号公报
[0016] 专利文献6 ;日本专利特开2003-277691号公报
【发明内容】
[0017] 发明所要解决的技术问题
[0018] 如上所述，现有技术通过对具有空气亲和性的疏水性凸凹涂膜注入空气，使该涂 膜保持空气层、呈现摩擦阻力减少效果，但在水中疏水性凸凹涂膜的表面经时变化，变为亲 水性，与空气的亲和性消失，如上所述的摩擦阻力减少效果下降。而且，由于该疏水性凸凹 涂膜没有防污性能，因此存在由于微生物等的污损而涂膜的粗趟度显著变大、摩擦阻力增 大的倾向。
[0019] 此外，还尝试了对船底供给大量的空气，使摩擦阻力减少效果持续的方法，但该空 气的供给需要较大动力，与由于摩擦阻力减少而得到的节能效果相抵，没有实用性。
[0020] 此外，在进行上述研究时，如果有更简便地预测利用涂膜在水中的空气润滑功能 的摩擦阻力减少效果的方法、可用于上述预测的装置，则是有用的。
[0021] 鉴于上述情况，本发明的第一课题是提供可形成在水中长期持续与空气等气体的 亲和性、W少量的空气供给达到高摩擦阻力减少效果、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，由该组合物形成的涂膜、形成有该涂膜的摩擦阻力减少船舶W 及该摩擦阻力减少船舶的制造方法。
[0022] 本发明的第二课题是提供可形成在水中长期持续与空气等气体的亲和性、不对空 气的供给导入较大动力的情况下流体摩擦阻力减少效果也大、经济且对环境的影响少的涂 膜的涂料组合物，由该组合物形成的涂膜，形成有该涂膜的摩擦阻力减少船舶，该摩擦阻力 减少船舶的制造方法，和预测利用涂膜在水中的气体润滑功能的摩擦阻力减少效果的方法 W及用于上述预测的装置。
[0023] 此外，本发明的第=课题是提供用于如上所述的摩擦阻力减少船舶的摩擦阻力减 少系统W及具备该系统的利用水中的气体润滑功能的摩擦阻力减少船舶。
[0024] 解决技术问题所采用的技术方案
[00巧]本发明人为了解决上述课题进行认真研究后发现，通过含有特定有机聚硅氧烷 (A)、特定疏水性材料（C)、W及根据需要使用的特定有机硅烷及/或其部分缩合物炬）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，可解决上述第一课 题。
[0026] 而且，本发明人发现，通过用于具有后述的静态水中气泡接触角W及水中气泡滚 动（滑动）角在特定范围内的涂膜的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，和利用该静态水中气泡接触角W及水中气泡滚动（滑动）角的预测上述摩擦 阻力减少效果的方法，可测定该静态水中气泡接触角W及水中气泡滚动（滑动）角的具有 特定结构的装置，可解决上述第二课题。
[0027] 此外，本发明人发现，通过具备由可解决上述第一课题或第二课题的组合物形成 的涂膜、和对该涂膜的表面供给空气的空气供给装置的摩擦阻力减少系统，可解决上述第 =课题。
[0028] 本发明基于本发明人新发现的下述见解。
[0029] ?由含有特定有机聚硅氧烷、特定的疏水性材料、根据需要使用的特定有机硅烷及 /或其部分缩合物的防污涂料组合物形成的涂膜有效地呈现空气润滑效果，高效地减少了 水流摩擦阻力。
[0030] ?推测如果在防污涂料组合物中渗合具有聚硅氧烷骨架结构的化合物，则该些化 合物的均化性对由该防污涂料组合物形成的防污涂膜的形状有影响，形成后述的特定形状 的涂膜形状。
[0031] ?由上述防污涂料组合物形成的涂膜的粗趟度小，山谷平均间隔长（表面粗趟度 50ymW下且山谷平均间隔在700ymW上）。该涂膜形状对发挥静态水中气泡接触角低于 90度且气泡滚动（滑动）角低于30度的特性有贡献。因此该涂膜形状与现有的必须形成 微细凹凸的涂膜（例如上述专利文献1~4)不同，与该些涂膜相比其是具有平缓起伏的涂 膜，起到优良的摩擦阻力减少效果。
[0032] ?疏水性成分在25°C时为液状或润滑脂状，在船舶外板的浸没面上具有由上述涂 料组合物形成的涂膜的船舶在航行中，该疏水性成分渗出、覆盖涂膜表面，由上述涂料组合 物形成的涂膜发挥防污性。
[0033] ?如果涂膜的静态水中气泡接触角低于90度且气泡滚动（滑动）角低于30度，贝U 在外板的浸没面形成有该涂膜的船舶中，由于气泡及/或气体层与该涂膜充分接触且无阻 滞地流动，因此有效呈现空气润滑效果，水流摩擦阻力被高效减少。
[0034] ?上述涂膜可长期维持上述性状和特性，而且W较少的空气量起到高摩擦阻力减 少效果。因此，在船舶外板的浸没面上形成有该涂膜的摩擦阻力减少船舶的空气供给不需 要较大动力，因此节能效果较大。
[0035] ?在船舶外板的浸没面形成有由含有疏水性材料和防污剂的防污涂料组合物形成 的涂膜的摩擦阻力减少船舶的情况下，还可防止水中生物的附着，起到更长期的空气润滑 效果。
[0036] 即，本发明如下所述。
[0037] 本发明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 的特征在于，含有；(A)25°C时的粘度为20~400000mm2/s的反应固化型有机聚硅氧烷，和 (C)25°C时为液状或润滑脂状的疏水性材料（其中，上述有机聚硅氧烷（A)W及下述有机娃 烧及/或其部分缩合物炬）除外），和根据需要使用的炬）在1分子中至少具有2个选自哲 基W及水解性基团的至少1个基团的有机硅烷及/或其部分缩合物（称为"第一涂料组合 物"）。（W下将"利用水中的气体润滑功能的摩擦阻力减少船舶"称为"特殊摩擦阻力减少 船舶"。）
[0038] 本发明的上述防污涂料组合物中，从使该防污涂料组合物的防污性更优良的观点 考虑，更优选上述疏水性材料（C)含有选自硅油、氣类油W及链烧姪类的至少1种。
[0039] 本