バラストタンク最上部の塗膜下腐食進展メカニズムの解明

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25289318
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 大沢 直樹 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90252585)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 篤志 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (90470054) ; 小島 隆志 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (70392694)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: バラストタンク / 塗膜下腐食 / 非破壊モニタリング / Fe2+イオン / Fe3+イオン / 蛍光 / エポキシ塗料 / アミン

Research Abstract

本研究の準備段階において合成に成功していたFe3+イオン感応性蛍光物質'FD1'（Augustyniak et al., 2009）を添加した際に，鋭敏なFe3+イオン感応発光特性を示し，かつ通常塗装システムとの防食性能の差が小さくなる塗料成分・塗装仕様を有する船体タンク防食塗装システムを開発した．続いて，過去に例のないエポキシ塗料添加用Fe2+イオン感応性蛍光物質の合成を試みた．その結果，Fe2+，Fe3+双方に感応性を有し，かつエポキシ塗料硬化剤（アミン）による発光特性の変化が生じない蛍光物質（仮称'FD2'）の開発に成功した．さらに，FD2のマス合成法について検討し100gオーダの大量合成に成功した．このFD2を，FD1用に調整した塗料に添加することにより，Fe2+イオン，Fe3+イオンの双方に対して鋭敏な感応発光特性を示し，かつ通常塗装システムとの防食性能の差が小さい塗料成分・塗装仕様を有する船体タンク防食塗装システムを開発した．開発したFD1，FD2塗装システムで作成した塗装試験板にFe2+，Fe3+イオン溶液を滴下した際の蛍光スペクトルを共焦点レーザ顕微鏡で測定したところ，試薬合成時に意図した発光特性が示されることが確認できた．また，スクライブ付塗装試験板の塩水浸漬試験を実施し，電気化学的方法で検出できない程度のスクライブ底部およびピンホール部の塗膜下腐食部周辺でFD1，FD2の蛍光発光が観察されることを共焦点レーザ顕微鏡により確認した．さらに，塗膜下腐食で生じたFD1，FD2添加塗装試験板の蛍光発光強度分布を簡便に計測する方法について検討し，各試薬の発光特性に応じたフィルタを装着した蛍光顕微鏡で撮影した画像の解析により，精度良い計測が可能なことを確認した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

項目「FCI試薬の合成」，「FCI添加塗料の作成」，「FCI塗装試験板の作成」，「単純化環境条件による腐食試験」については，既存のFD1を使用した塗装板腐食予備試験を実施した結果，FD1ではFe2+を検出できないため塗膜下腐食初期の腐食検出能が必ずしも十分でないことが分かった．このため，平成25年度途中から，他に例をみないFe2+イオン感応性蛍光物質の開発に着手した．その結果，Fe2+，Fe3+双方に感応性を有し，かつエポキシ塗料硬化剤（アミン）による発光特性の変化が生じない蛍光物質（仮称'FD2'）の開発に成功したが，そのマス合成に予想外の時間を要し，多数試験板の作成に必要なFD2の合成に平成26年2月までを要した．このため塗装試験板の作成が予定より約6カ月遅れ，計画全体に遅延が生じている．
項目「蛍光強度計測装置の作成」については，試作塗装試験板を使用して検討した結果，ファイバ分光器より蛍光顕微鏡を使用した方法の方が総合的に優れていると判断し，蛍光顕微鏡を中核とした装置の整備を行った．装置整備は予定どおり平成25年度末に完了し，計測仕様も概ね定まった．

Strategy for Future Research Activity

平成25年度に開発し，金属イオンに対する有効性が確認できたFCI（FD1，FD2の双方）を用いて，FCI添加量，着色顔料濃度と塗膜厚を変化させた塗装試験板を作成する．作成したFCI塗装試験板の複合環境サイクル試験および塩水浸漬試験を実施して塗膜下腐食を発生させ，腐食部分のスペクトルイメージングと電気化学試験・界面分析を行って，各条件での界面状態とスペクトル特性の相関を調べる．その結果から，通常塗料との塗料組成・防食性能の乖離が小さく，かつ塗膜下腐食検出感度が大きくなるようなFCI塗装仕様を選択する．
選択したFCI塗装仕様について，塗膜下腐食が発生したFCI塗装試験板を対象に，スペクトルイメージングと同時に種々の条件でFCI蛍光イメージングを行い，FCI蛍光イメージングで測定した蛍光強度と塗膜下腐食進行度の関連付けが可能な蛍光イメージング方法を見出す．
大型試験板に上記で選択した塗装仕様のFCI塗装およびUI塗装を行って複数のスクライブを入れて複合環境サイクル試験を，多点で開始した塗膜下腐食が進行・合体して広範囲な塗膜剥離が生じるまで継続する．試験中に，FCI蛍光イメージングとUI色相観察を行うとともに界面分析を行う．本試験は平成27年度も継続実施する．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行した為当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更は無く、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
LCRメータ、蛍光分光器、試験板を主に購入予定。