Противообрастающая краска
Противообрастающая краска — это специализированная категория покрытий, наносимая в качестве внешнего (внешнего) слоя на корпус корабля или лодки для замедления роста и облегчения отделения подводных организмов, которые прикрепляются к корпусу и могут повлиять на ходовые качества судна и долговечность. Он относится к категории имеющихся в продаже подводных красок для корпуса, также известных как краски для днища .
Противообрастающие краски часто применяются как один из компонентов многослойных систем покрытий. [ 1 ] которые могут иметь и другие функции в дополнение к своим противообрастающим свойствам, например, выступать в качестве барьера против коррозии металлических корпусов, которая приводит к разрушению и ослаблению металла, [ 2 ] или улучшение потока воды мимо корпуса рыболовного судна [ 3 ] или высокопроизводительные гоночные яхты . Несмотря на то, что противообрастающие краски обычно обсуждаются как применяемые на судах, они также полезны во многих других секторах, таких как морские сооружения. [ 4 ] и рыбные фермы . [ 5 ]
История
[ редактировать ]В эпоху парусного спорта парусные суда сильно страдали от роста ракушек и водорослей на корпусе, называемого «обрастанием». Начиная с середины 1700-х годов к корпусу прибивали тонкие листы меди , а примерно 100 лет спустя — металл Мунца в попытке предотвратить рост морской среды. [ 6 ] Одним из известных примеров традиционного использования металлической обшивки является клипер «Катти Сарк» , который хранится как корабль-музей в сухом доке в Гринвиче в Англии . [ 6 ] Рост морской отрасли повлиял на производительность (и прибыльность) во многих отношениях:
- Максимальная скорость корабля снижается по мере засорения его корпуса морской растительностью, а водоизмещение увеличивается.
- Загрязнение ограничивает способность корабля плыть против ветра.
- Некоторые морские растения, такие как корабельные черви , могут проникнуть в корпус, что со временем приведет к серьезным повреждениям.
- Судно может перевозить вредные морские организмы в другие районы. [ 7 ]
В то время как противообрастающие покрытия начали разрабатываться с 1840 года, первые практические коммерческие противообрастающие покрытия были созданы примерно в 1860 году. [ 6 ] Одним из первых успешных коммерческих патентов был «McIness», металлическое мыло с сульфатом меди, которое наносилось нагретым на быстросохнущую канифольную лаковую грунтовку с пигментом оксида железа. [ 6 ] Боннингтонский химический завод начал продавать на основе сульфида меди примерно в 1850 году. противообрастающую краску [ 8 ] Другие широко используемые краски против обрастания были разработаны в конце 19 века, и к 1872 году было зарегистрировано около 213 патентов против обрастания. [ 6 ] Среди наиболее широко применявшихся в 1880-1890-х годах была горячая пластическая композиция, известная как итальянская моровская. [ 6 ]
В официальном письме ВМС США в Комитет Сената США по военно-морским делам от 1900 г. [ 9 ] было отмечено, что (Британское) Адмиралтейство в 1847 году рассматривало предложение ограничить количество железных кораблей (только недавно введенных в военно-морскую службу) и даже рассмотреть возможность продажи всех железных кораблей, находящихся в его владении, из-за серьезных проблем с биообрастанием. . Однако, как только была найдена противообрастающая краска «с очень хорошими результатами», железные корабли были сохранены и продолжили строительство.
Во время Второй мировой войны , которая включала существенный военно-морской компонент, ВМС США предоставили значительное финансирование. [ 10 ] в Океанографический институт Вудс-Хоул для сбора информации и проведения исследований по морскому биообрастанию и технологиям его предотвращения. Эта работа была опубликована в виде книги в 1952 году, содержание которой доступно в Интернете в виде отдельных глав. [ 11 ] Третья и последняя часть этой книги включает в себя ряд глав, в которых описывается современное состояние разработки рецептур противообрастающих красок на тот момент. Ланн (1974) представляет дальнейшую историю. [ 12 ]
Современные противообрастающие краски
[ редактировать ]В наше время необрастающие краски содержат оксид меди (или другие меди соединения ) и/или другие биоциды — специальные химические вещества, которые препятствуют росту ракушек, водорослей и морских организмов. Исторически медные краски были красными, поэтому днища кораблей до сих пор окрашиваются в красный цвет. [ 13 ]
«Мягкие» или абляционные краски для днища медленно стираются в воде, выделяя в толщу воды биоцид на основе меди или цинка. Движение воды увеличивает скорость этого действия. Абляционные краски широко используются на корпусах прогулочных судов и обычно наносятся повторно каждые 1–3 года. Краски «контактного выщелачивания» создают на поверхности пористую пленку. Биоциды удерживаются в порах и медленно высвобождаются. [ 14 ] Другой тип краски для твердого дна включает тефлоновые и силиконовые покрытия, которые слишком скользкие, чтобы прилипать к ним. Системы SealCoat, которые необходимо наносить профессионально, при высыхании оставляют небольшие волокна, торчащие из поверхности покрытия. Эти маленькие волокна движутся в воде, предотвращая прилипание наростов на дне. [ 14 ]
Экологические проблемы
[ редактировать ]В 1960-х и 1970-х годах на коммерческих судах обычно использовались краски для днища, содержащие трибутилолово , которое было запрещено Международной конвенцией о контроле за вредными противообрастающими системами на судах Международной морской организации из-за его серьезного токсического воздействия на морскую жизнь (например, как крах французского промысла моллюсков). [ 15 ] Теперь, когда трибутилолово запрещено, наиболее часто используемые противообрастающие краски для днища изготавливаются на основе меди. Необрастающие краски на основе меди также могут оказывать неблагоприятное воздействие на морские организмы. Медь естественным образом встречается в водных системах, но может накапливаться в портах или пристанях для яхт, где много лодок. Медь может вымываться из противообрастающей краски с корпусов лодок или отваливаться от корпусов в виде частиц краски разного размера. Это может привести к повышению концентрации меди в портах или отсеках.
Этот избыток меди в морской экосистеме может оказать неблагоприятное воздействие на морскую среду и ее организмы. Было обнаружено, что в пристанях для яхт речной нерит , солоноватоводная улитка, имеет более высокую смертность, отрицательный рост и значительное снижение воспроизводства по сравнению с районами, где нет плавания на лодках. Улитки в пристанях для яхт имели больше тканевых ( гистопатологических ) проблем и изменений в таких областях, как жабры и гонады. [ 16 ] Также было обнаружено, что повышенное воздействие меди из необрастающей краски снижает активность ферментов у артемии . [ 17 ]
Частицы противообрастающей краски могут быть съедены зоопланктоном или другими морскими видами и перемещаться вверх по пищевой цепи, биоаккумулируясь в рыбе. Такое накопление меди через пищевую сеть может нанести ущерб не только видам, поедающим эту частицу, но и тем, кто накапливает ее в своих тканях из своего рациона. [ 18 ] Частицы противообрастающей краски также могут оказаться в отложениях гаваней или заливов и нанести вред донной среде или обитающим в них организмам. Это известные эффекты необрастающей краски на основе меди; однако это не было предметом большого внимания исследований, поэтому степень воздействия полностью не известна. Необходимы дополнительные исследования, чтобы полностью понять, как эти краски и содержащиеся в них металлы влияют на окружающую среду.
Порт Сан-Диего исследует, как сократить потребление меди из противообрастающих покрытий на основе меди. [ 19 ] а штат Вашингтон принял закон, который может ввести запрет на медные противообрастающие покрытия на прогулочных судах, начиная с января 2018 года. [ 20 ] Однако, несмотря на токсичный химический состав краски для дна и ее накопление в водных путях по всему миру, аналогичный запрет был отменен в Нидерландах после того, как Научный комитет Европейского Союза по рискам для здоровья и окружающей среды пришел к выводу, что Гаага недостаточно обосновала закон. По мнению экспертов, комитет пришел к выводу, что объяснение правительства Нидерландов «не обеспечивает достаточных научных доказательств того, что использование противообрастающих красок на основе меди на прогулочных судах представляет значительный экологический риск». [ 21 ]
«Краски для отслаивания днища», или «абляционные» краски, представляют собой старый тип краски, предназначенный для создания покрытия корпуса, которое медленно стирается (стирается), обнажая свежий слой биоцидов. Очистка корпуса от отслоившейся краски, пока он находится в воде, приводит к выбросу биоцидов в окружающую среду. Один из способов снизить воздействие на окружающую среду от корпусов с отслаивающейся краской днища — это вывозить и очищать их на верфях с помощью системы «замкнутого цикла». [ 14 ] [ 22 ]
Некоторые инновационные краски для днища, в которых не используются медь или олово, были разработаны в ответ на растущее внимание к абляционным краскам для днища на основе меди как к загрязнителям окружающей среды. [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]
Возможной будущей заменой противообрастающей краски может стать слизь. Корпус корабля будет покрыт сеткой, под которой ряд пор будет поставлять слизь. Соединение превращалось в вязкую слизь при контакте с водой и покрывало сетку. Слизь постоянно отслаивалась, унося с собой микроорганизмы и личинки ракушек. [ 26 ] [ 27 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Системы покрытий подводных поверхностей корпуса» . НСТЦентр . Центр обработки поверхностей ВМФ . Проверено 3 июля 2016 г.
- ^ «Объяснение морской коррозии» . MarineCoatingPaint.com . 29 июня 2015. Архивировано из оригинала 8 января 2016 года . Проверено 31 октября 2015 г.
- ^ Подходят ли вам краски, не выделяющие загрязняющих веществ? Калькулятор покрытия. Архивировано 17 июля 2011 г. в Wayback Machine , National Fisherman.
- ^ Митчелл, Майк Дж. (3 апреля 2005 г.). Противообрастающие покрытия для морских сооружений . OnePetro. S2CID 137437167 .
- ^ Брейтуэйт, РА; МакЭвой, Луизиана (2005). «Морское биообрастание на рыбных фермах и его устранение». Достижения морской биологии . 47 : 215–252. дои : 10.1016/S0065-2881(04)47003-5 . ISBN 9780120261482 . ISSN 0065-2881 . ПМИД 15596168 . S2CID 19773748 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Кинг, Питер (2022). «Развитие строительства композитных корпусов торговых судов в Великобритании». Зеркало моряка . 108 (4). Общество морских исследований: 439–461. дои : 10.1080/00253359.2022.2117459 . S2CID 253161460 .
- ^ Даффорн, Кэтрин А.; Льюис, Джон А.; Джонстон, Эмма Л. (2011). «Стратегии против обрастания: история и регулирование, экологические последствия и смягчение последствий». Бюллетень о загрязнении морской среды . 62 (3): 453–65. Бибкод : 2011MarPB..62..453D . дои : 10.1016/j.marpolbul.2011.01.012 . ПМИД 21324495 .
- ^ Рональдс, БФ (2019). «Боннингтонский химический завод (1822–1878): Пионерская каменноугольная компания». Международный журнал истории техники и технологий . 89 (1–2): 73–91. дои : 10.1080/17581206.2020.1787807 . S2CID 221115202 .
- ^ «Письмо министра военно-морского флота, передающее мнения членов коллегии по постройке по вопросу обшивки и меднения трех линейных кораблей и трех броненосных крейсеров, разрешенных Законом о военно-морских ассигнованиях, утвержденных 3 марта 1899 года ( с.17, С. Док № 165, 56-й съезд, 1-я сессия)" . Google . Типография правительства США. 10 февраля 1900 года . Проверено 6 июля 2016 г.
- ^ Стетсон, Джудит (23 февраля 2011 г.). «Вудс-Хоул во Второй мировой войне» (PDF) . Исторический музей Вудс-Хоул . Проверено 6 июля 2016 г.
- ^ «Морское обрастание и его предотвращение; подготовлено для Судового бюро Департамента ВМФ» . Океанографический институт Вудс-Хоул . Военно-морской институт США. 1952 год . Проверено 6 июля 2016 г.
- ^ Ланн, Айвер (1974). Противообрастающие средства: краткое введение в истоки и развитие морской противообрастающей промышленности . Тейм, Великобритания: Публикации BCA. ISBN 0950129917 .
- ^ Коллинз, Эндрю П. (13 августа 2019 г.). «Почему у многих кораблей днище красное» . Ялопник . Медиагруппа Гизмодо . Проверено 15 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с «Экологическое катание на лодках» . земляной .
- ^ «В центре внимания IMO — системы предотвращения обрастания» (PDF) . Международная морская организация.
- ^ Бигхиу, Массачусетс, 2017. Использование и воздействие противообрастающих красок на окружающую среду в Балтийском море. [Неопубликованная диссертация]. Стокгольмский университет.
- ^ Катраницас, А.; Кастрици-Катариос, Дж.; Персоне, Г. (ноябрь 2003 г.). «Влияние противообрастающей краски на основе меди на смертность и ферментативную активность нецелевого морского организма» . Бюллетень о загрязнении морской среды . 46 (11): 1491–1494. Бибкод : 2003MarPB..46.1491K . дои : 10.1016/S0025-326X(03)00253-4 . ISSN 0025-326X . ПМИД 14607547 .
- ^ «Загрязнение морской среды частицами необрастающей краски» . 13 февраля 2019 г. Архивировано из оригинала 27 октября 2021 г.
- ^ «Регион Сан-Диего — бассейн для яхт на острове Шелтер, медь TMDL» . Региональный совет по контролю качества воды – Сан-Диего . Проверено 31 октября 2015 г.
- ^ [1] то же, май 2011 г.
- ^ «Комитет экспертов ЕС оспаривает голландские ограничения на медную краску» . Бесплатная онлайн-библиотека . 2009 . Проверено 31 октября 2015 г.
- ^ Выбор противообрастающей краски. Архивировано 28 сентября 2011 г. в Wayback Machine , West Marine.
- ^ http://goliath.ecnext.com/coms2/gi_0199-5573950/Fouling-out-coppers-glory-fades.html [ мертвая ссылка ] Загрязнение: слава медных изделий меркнет, поскольку новые исследования нижней краски приводят к улучшению противообрастающих средств, National Fisherman, июнь 2006 г.
- ^ «Отчет Агентства по охране окружающей среды Конгрессу о краске для днища лодок с трибутилоловом» (пресс-релиз). Агентство по охране окружающей среды. 20 июня 1997 года . Проверено 26 августа 2012 г.
- ^ http://findarticles.com/p/articles/mi_m0BQK/is_6_10/ai_n15858063/ [ мертвая ссылка ] Откажется ли Калифорния от медной краски?, BNET, 2005 г.
- ^ Пол Маркс (сентябрь 2009 г.). «Корабли со слизистой кожей плавно скользят по морям» . Новый учёный . Проверено 28 сентября 2009 г.
- ^ «Покрытые слизью лодки могут отпугивать морских вредителей» . 28 сентября 2009 года . Проверено 28 сентября 2009 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Выбор противообрастающей краски , West Marine
- Советы по чистому плаванию на лодке, Выбор краски для днища , диаграмма в формате .pdf, Департамент природных ресурсов штата Мэриленд.
- Краска днища для гоночных лодок , Sailing World, 2007 г.
- Подходят ли вам невыделяющие краски? Калькулятор покрытия , National Fisherman
- Использование противообрастающей краски против угрозы Гриббла , морских покрытий Teamac
- «В центре внимания IMO — системы предотвращения обрастания» (PDF) . Международная морская организация.