本発明は、船底または水中構造物の表面に付着するフジツボ等の貝類の付着防止用基質構造に関するものである。

従来より、船底や水中構造物の表面には、フジツボ等の水棲生物が付着し堆積する。 水棲生物が船舶で成長すると、船底の表面に凹凸が生じて、推進力を低下する。 また、火力発電所などの取水ピットにフジツボなどが付着し堆積すると、海水の通水障害が発生し、稼働停止等の事態に至ることがある。

このため、船舶や水中構造物を陸揚げして、付着した水棲生物を除去する清掃作業が必要となり、清掃作業において、フジツボなどは船底や水中構造物の表面に強固に付着するので、その除去は容易ではく、この解決方法として、亜酸化銅などの重金属を含有する塗料を船舶や水中構造物にコーティングする方法等が提案されている。

前記したフジツボ等の付着防止方法では、毒性のある有機スズが海水中へ溶出するという問題点がある。 このため、有機スズに代わる毒性のない抗菌性塗料が検討され、例えば、光触媒機能を持つ酸化チタン等の光触媒材料や、抗菌性を有する金属またはその担持体を防汚剤として混合することにより抗菌性を付与した抗菌性塗料などが提案されている。

しかしこの付着防止方法においても、相当量の防汚剤が塗料中のバインダー成分によって包み込まれてしまうため、水棲生物に対する防汚剤の抗菌作用がバインダー成分によって阻害され、防汚剤の抗菌作用が水棲生物に対して有効に働かないという課題があり、また、塗料を船底等に塗布するものであるため、長期の使用において、塗料の付着防止機能が低下するため、一定期間毎に再塗装を施さなければならないという課題を有していた。

本発明は、上記した課題を解決するため船底または水管等の基質をフジツボ等が付着しずらい基質構造とするもので、詳わしくは、船底または水管等の水中構造物の表面に、フジツボ等の第１触角が付着しずらく、また、長期に亘って付着できない構造を有する船底または水管等の基質構造を提供することを目的としている。

本発明は、前記課題を解決するもので、船底または水中構造物の基質表面に、キプリス幼生の第１触角の吸着盤の径より小さい径の凹凸形状を形成し、キプリス幼生の付着を防止するフジツボ等の付着防止用基質構造を提供する。

また、基質表面は、キプリス幼生の２本の触角が平行に付着できない凹凸状の段差を有することを特徴とするフジツボ等の付着防止用基質構造を提供する。

また、前記凹凸面の微細表面がキプリス幼生の第１触角との接触面積が小さい表面で形成したフジツボ等の付着防止基質を提供する。

本発明は、船底または水中構造物の基質表面を塗料等を用いずに、キプリス幼生が長期に亘って付着できない表面構造としたので、長期使用においても、フジツボ等の付着防止機能が低下することなく、従来方法のように、再塗装等のメンテナンスも必要でないため、従来方法に比べて大幅にコスト削減できるフジツボ等の付着防止手段を提供することができる。

本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、船底または水管等の水中構造物に付着するフジツボ等の貝類の付着防止用基質構造であって、前記基質表面が、キプリス幼生の第１触角の吸着盤の径より小さい径の凹凸形状で形成したことを特徴とするもので、キプリス幼生が付着する基質表面の形状を、キプリス幼生の第１触角の吸着盤の径より小さい径の表面とし、基質の表面をキプリス幼生の吸着盤が基質に完全に吸着するだけの吸着面積がない表面構造とすることにより、仮にキプリス幼生が基質に付着しても、海流により流されるため、キプリス幼生の長期付着を防止することができる。

請求項２に係る発明は、基質表面は、キプリス幼生の２本の触角が平行に付着できない凹凸状の段差を有することを特徴とするものであって、キプリス幼生は２本の触角で基質表面に平行に付着する習性があるため、基質表面を触角が平行に付着できない凹凸形状とすることでキプリス幼生の付着を防止することができる。

請求項３に係る発明は、船底または水管等の水中構造物に付着するフジツボ等の貝類の付着防止用船底または水管の基質構造であって、前記基質表面が、キプリス幼生の第１触角の吸着盤の径より小さい径の形状から形成され、かつ前記基質の基質表面が、キプリス幼生の第１触角との接触面積が小さい表面で形成されていることを特徴とするもので、基質表面をキプリス幼生の第１触角との接触面積が小さい表面構造とすることで、第１触角から分泌される付着剤の付着面積を小さくし、キプリス幼生の付着機能を低減するため、キプリス幼生の長期付着を防止することができる。
（実施例）
以下本発明の実施例について説明する。

本発明は前記した通り、フジツボ等の水棲生物の付着を防止するため、従来の船舶の船底部や水中構造物の表面にコーティング塗膜を形成する付着防止方法に代えて、船底や水中構造物の表面構造をフジツボ等の水棲生物が長期に亘って付着できない表面構造を有する基質構造を提供するものである。

以下、図面を参照して本発明のフジツボ等の貝類付着防止用基質構造について説明する。

図１（ａ）（ｂ）はフジツボのキプリス幼生と第１触角を示す説明図、図２は本発明の基質構造を示す立体図、図３（ａ）（ｂ）は図２に示す基質構造におけるキプリス幼生の付着動作を示す説明図、図４（ａ）（ｂ）は算術平均粗さ、粗さ曲線要素の平均長の算出説明図、図５は基質の微細表面を示す説明図、図６（ａ）〜（ｆ）はキプリス幼生の付着試験用試験片を示す説明図、図７〜１０はキプリス幼生の付着数比較グラフである。

図１において、１はセメント腺、２は複眠、３は第１触角、４は付着盤、５は剛毛である。

フジツボの受精卵は殻のなかに保たれ、孵化するとノープリウス幼生として海中を自由に遊泳し、海水中の植物プランクトンなどを捕食し、５日程度で、エビに似たキプリス幼生に変態する。 キプリス幼生は海岸の岩の上を動きまわり、頭部の第１触角で付着生活に適した場所を探し、特に既に成体が接着生活を営んでいる場所が見つかると、その近傍で第１触角にあるセメント腺から接着物質を分泌して付着、さらに脱皮して変態し、外套から石灰質の殻と蓋を分泌し、接着生活に移行する。

本発明者は、前記したように、フジツボのキプリス幼生が第１触角で基質表面に付着するのに適した場所を探索するという行動に着目し、基質表面をキプリス幼生が長期に亘って付着できない表面構造について研究を行った。

キプリス幼生は殻で覆われ、数本の脚である第１触角を体の後方からまとめて出し、海中を動き周り、付着に適した場所を探索する。 キプリス幼生の第１触角の先端には付着盤があり、付着盤の径は略２０〜５０μｍで、表面に繊毛が密生している。

キプリス幼生は第１触角で基質の表面構造が付着に適した状態か否かを検知し、付着に適した状態であれば、第１触角の繊毛で基質表面の微細構造を探査し、基質の表面の微細構造が付着に適する状態であれば、二本の触角を平行に出して付着盤で基質表面に付着する。

本実施例では、上記したキプリス幼生の行動とキプリス幼生が基質に付着する場合の動作に着目し、キプリス幼生が長期に亘って付着できない基質構造とその表面構造を提案する。

基質構造 本実施例では、キプリス幼生が基質に接触した場合の物理的刺激に対する反応に着目し、キプリス幼生が長期に亘って付着できない物理的表面形状を提案する。

本実施例の基質構造は、図２に示すように、基質の表面は凹凸面を有し、各凹凸面の径はキプリス幼生の吸着盤の径より小さく形成される。

キプリス幼生の第１触角の付着盤の径ａは略２０〜５０μｍである。 基質の凹凸面の径、すなわち付着面の径ｂは、図３（ａ）に示すように、付着盤の径ａより小さく形成されている。

このように付着面の径ｂを第１触角の付着盤の径ａより小さく形成することにより、キプリス幼生は船底等に付着するための、十分な付着面積を確保することができない。

また、図３（ｂ）に示すように、凹凸面をジグザク状に形成し、ジクザク間の間隔ａ _１が付着盤の径ａと同等か小さい場合には、付着盤はジクザク形状の間を跨って付着するため、接着物質が多量必要で、かつ付着の安定性が低い。

また、キプリス幼生は２本の触角で触角にあるセメント腺から接着物質を分泌して平行に付着するため、キプリス幼生が基質に付着するためには、基質表面に２本の触角が平行に付着するだけのスペースが必要である。

そのため、基質を段差のある凹凸構造とすると、左右の第１触角の吸着盤が平行に付着できないため、キプリス幼生は基質表面に付着できない。

以上の通り、本実施例では、船底等の基質表面が、キプリス幼生の第１触角の吸着盤の径より小さい径の凹凸形状としたことにより、キプリス幼生が長期に亘って付着できない基質構造を提供することができる。

基質の表面構造 本発明者は、キプリス幼生が基質表面に付着する場合に示す動作・行動に着目し、キプリス幼生が基質表面に長期に亘って付着するためには、第１触角の付着面に十分な付着面積が確保されなければならないという知見を得た。

以下、キプリス幼生が長期に亘って付着できない基質の基質表面を作成するため以下の実験を実施した。

実験方法 ・試験セル テフロン（登録商標）製
内壁にプランクトンネットを貼付 ・キプリス幼生 ２０個体／1 セル ・試験面積 約７０ｍｍ ²
・試験期間 ３日間 ・その他条件 ２４時間加振
２５℃・暗所 試験片材料として、ＳＵＳ３１６Ｌ鋼を使用し、
Ｐ表面ＳＵＳ３１６Ｌ鋼をＳｉＣ耐水研磨紙＃３２０−１２００で研磨を施した後、二酸化シリコン懸濁液を用いて鏡面状に仕上げたもの(Polished) 、
Ａｌ表面ＳＵＳ３１６Ｌ鋼を鏡面状にしたものにアルミナ粒子＃３２０を用いてＦＰＢ処理を施したもの(Alumina)、
Ｈｉ表面ＳＵＳ３１６Ｌ鋼を鏡面状にしたものにハイス粒子＃３００を用いてＦＰＢ処理を施したもの(High speed steel)、
Ｇｌ表面ＳＵＳ３１６Ｌ鋼を鏡面状にしたものにガラスビーズ＃３２０を用いてＦＰＢ処理を施したもの(Glass)、
の４種の試験片を作成した。

これらの表面を組み合わせ、次の６種類の試験片を作製した。

Ｐのみの表面：P series （図６（ｂ））
Ｐ面とＡｌ面を持つ表面：Ｐ−Ａｌ series （図６（c））
Ｐ面とＨｉ面を持つ表面：Ｐ−Ｈｉ series （図６（ｄ））
Ｐ面とＧｌ面を持つ表面：Ｐ−Ｇｌ series （図６（ｅ））
Ａｌ面とＧｌ面を持つ表面：Ａｌ−Ｇｌ series （図６（ｅ））
Ｐ面・Ａｌ面とＧｌ面を持つ表面：Ｐ−Ａｌ−Ｇｌ series （図６（ｆ））
各試験片の算術平均粗さＲａ（μｍ）と粗さ曲線要素の平均長さＳｍ（μｍ）は下記の計算式で算出される。

算術平均粗さＲａは、図４（ａ）に示すように、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さｌだけ抜き取り、その抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を次式で算出した平均値である。

粗さ曲線要素の平均長さＳｍは、図４（ｂ）に示すように、粗さ曲線において１つの山およびそれに隣り合う１つの谷に対応する平均線の長さの和（凹凸の間隔）の算術平均値で次式で算出した平均値である。

各試験片の算術平均粗さＲａ（μｍ）、粗さ曲線要素の平均長さＳｍ（μｍ）は次表の通りである。
表入る アルミナ粒子、ハイス粒子、ガラス粒子による処理面の平面及び断面形状を図５に示す。
（実験１）
次に、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、鏡面試験片、鏡面とアルミナ粒子で処理を施した面の両方を持つ試験片を用いキプリス幼生の付着試験を実施した。 試験結果を図７（ａ）に示す。 鏡面試験片では１日で約１０％の幼生が付着し、２日で３０％、３日で４０％の幼生が付着した。

鏡面とアルミナ粒子で処理を施した面の両方を持つ試験片では、図７（ｂ）に示すように、鏡面部分には３日間を通して幼生は付着せず、アルミナ粒子で処理を施した面では、１日で約２０％、２日で５０％、３日で７０％の幼生が付着した。 付着率と標準偏差（Ａｌ）は次表の通りである。

（実験２）
図６（ｃ）（ｄ）に示すように、鏡面とアルミナ粒子で処理を施した面の両方を持つ試験片と鏡面とハイス粒子で処理を施した面の両方を持つ試験片を用いキプリス幼生の付着試験を実施した。

試験結果を図８（ａ）（ｂ）に示す。 いずれの試験においても、鏡面部分には３日間を通じて幼生は付着せず、アルミナ処理部分では１日で約１０％、２日で約２５％、３日で約３５％付着し、ハイス処理部分では１日で約１０％、２日で約２０％、３日で約２０％付着した。 付着率と標準偏差（Ａｌ）（Ｈｉ）は次表の通りである。

（実験３）
図６（ｅ）に示すように、鏡面とガラス粒子で処理を施した面の両方を持つ試験片とアルミ粒子とガラス粒子で処理を施した面の両方を持つ試験片を用いキプリス幼生の付着試験を実施した。 試験結果を図９（ａ）（ｂ）に示す。

最初の試験片では、鏡面部分に２日で約３％、３日で約１２％、ガラス処理部分に、２日で約２５％、３日で約３２％付着し、アルミ粒子処理とガラス粒子処理の両方を持つ試験片では、ガラス粒子処理部分に２日で約１０％、３日で約１８％、アルミ粒子処理部分に１日で約６％、２日で約１５％、３日で約２５％付着した。

それぞれの試験片の付着率と標準偏差は次表の通りである。

（実験４）
図６（ｆ）に示すように、鏡面とアルミナ粒子、ガラス粒子で処理を施した面を持つ試験片を用いキプリス幼生の付着試験を実施した。 試験結果を図１０に示す。

鏡面には２日で約１％、３日で約２％付着し、ガラス処理面には２日で２．５％、３日で約５％付着し、アルミ粒子処理面には、１日で１％、２日で約６％、３日で１３％付着した。 付着率と標準偏差は次表の通りである。

以上実験結果から明らかなように、キプリス幼生は鏡面にはほとんど付着せず、次にガラス粒子処理面、ハイス粒子処理面、最も付着したのはアルミナ粒子処理面であった。

一方図５を参照すると、基質表面の粗さの指標である算術平均粗さＲａ（μｍ）、粗さ曲線要素の平均長さＳｍ（μｍ）は、いずれもアルミナ粒子処理面、ハイス粒子処理面、次にガラス粒子処理面の順であり、アルミナ粒子処理面の表面は鏡面に次いで最も微細構造で、ガラス粒子処理面の表面は最も粗い表面構造となっている。

これらの実験結果から、基質の基質表面の粗さが大きい程キプリス幼生の第１触角の付着面積を大きく確保できるため、キブリス幼生は基質表面が粗い面に付着することが明らかになった。

本発明者は、これらの実験結果を踏まえた知見に基づき、船底または水管等の基質表面をキプリス幼生の第１触角の径より小さい形状で形成し、かつ前記基質の基質表面をキプリス幼生の第１触角との接触面積が小さい表面で形成することによりフジツボの付着を防止できる基質を提供する。

本発明のフジツボ付着防止用基質構造を船底または水管等に用いることにより従来の付着防止方法では有機スズが海中に溶出するという問題があったが、この課題を解消するとともに、また抗菌性付着防止用塗料を塗布するものでは、長期使用において付着防止機能が低下し、そのため、一定期間毎に再塗装を施さなければならないという課題を有していたが、本発明によれば、これらの課題も解決できるフジツボ付着防止用基質構造を提供できる。

本実施例では、キプリス幼生を実験例として説明したが、同じ行動で船底または水管等に付着する他の貝類の付着防止用に適用することが可能である。

本発明は、船底または水中構造物の基質表面に、キプリス幼生の第１触角の吸着盤の径より小さい凹凸形状を形成し、キプリス幼生の付着を防止するフジツボ等の付着防止基質構造を提供するもので、キプリス幼生の付着防止機能を長期に亘って保持することができ、コスト削減にも有効であるので船舶および火力発電所の配管などに適用されると特に好適である。

フジツボのキプリス幼生と第１触角を示す説明図である。

本発明の基質構造を示す立体図である。

キプリス幼生の付着動作を示す説明図である。

（ａ）（ｂ）は基質表面の平均粗さの算出説明図である。

基質の微細表面を示す説明図である。

（ａ）〜（ｆ）は付着試験用試験片を示す説明図である。

キプリス幼生付着数比較グラフである。

キプリス幼生付着数比較グラフである。

キプリス幼生付着数比較グラフである。

キプリス幼生付着数比較グラフである。