DE102012022440A1

DE102012022440A1 - Verfahren zur Realisierung einer selbstregenerierenden und wachsenden Oberflächenbeschichtung

Info

Publication number: DE102012022440A1
Application number: DE201210022440
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-05-22

Abstract

Korrosion an verschiedensten Werkstoffen ist ein großes Problem. Ein konventioneller Korrosionsschutz muss in regelmäßigen Intervallen erneuert werden und auch neue selbstheilende Beschichtungen haben nur eine bestimmte Korrosionstoleranz. Das neue Verfahren soll dafür sorgen, dass sich die Beschichtung selbst regeneriert und dabei gegebenenfalls Schmutz und Bewuchs abstößt. Außerdem sollen durch das Verfahren Oberflächenstrukturen erzeugt und trotz Abrieb aufrecht erhalten werden. Leitungssysteme mit Öffnungen, durch die ein Beschichtungsmaterial geleitet wird, werden auf das zu schützende Objekt aufgebracht, welches sich durch die Öffnungen auf der Oberfläche ablagert. Dabei kann der Druck so gewählt werden, dass genau soviel oder mehr Beschichtungsmaterial aus den Öffnungen tritt, wie von der Oberfläche abgetragen wird. Im ersten Fall bleibt die Schichtdicke konstant, obwohl Abrieb dieser ständig zusetzt. Im zweiten Fall werden je nach Material die oberen älteren Schichten rindenartig aufbrechen und schließlich abgestoßen. Durch die variable Anordnung der Leitungssysteme und der Öffnungen können nun zusätzlich Strukturen erzeugt werden, welche sich ebenfalls wie beschrieben verhalten. Das Verfahren ist geeignet um Korrosion auf nahezu beliebigen Werkstücken entgegenzuwirken. Besonders eignet es sich für stark beanspruchte Materialien, welche aggressive Medien, Abrieb und Bewuchs aushalten müssen. Dies trifft beispielweise auf die Schifffahrt, Brückenkonstruktionen, Offshore Parks und Hafenanlagen zu.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Realisierung einer selbstregenerierenden und wachsenden Oberflächenbeschichtung gegebenenfalls mit Bildung funktioneller Oberflächenstrukturen nach Anspruch 3.
Stand der Technik
Korrosion an einem Werkstoff führt zu einer messbaren Veränderung der Eigenschaften, einer Qualitätsminderung und somit zu Funktionsbeeinträchtigungen des Werkstoffs oder des technischen Systems, von dem dieser einen Teil bildet. Korrosionserscheinungen können sich auf unterschiedliche Weise bemerkbar machen. Dazu gehören Risse, Mulden, Löcher, Unterwanderungen, Erosion und Wanddickenverminderung. Korrosion entsteht durch chemische oder elektrochemische Wechselwirkungen zwischen einem Werkstoff und seiner Umgebung und kann beispielsweise durch Schwitzwasserbildung, hohe Luftfeuchtigkeit, Seewasser, aber auch durch Schmutz- und Gasbestandteile in der Luft, wie Schwefeldioxid, Salze, Chloride, Sulfide, Sulfate, Säuren, Basen und hygroskopischen Staub ausgelöst werden.
Außerdem kommt es je nach Einsatzort des Werkstücks zu Abrieb, welcher dieses oder einen eventuell vorhandenen Korrosionsschutz langsam angreift.
Hinzu kommt, dass Beschichtungen unter Umständen bewachsen werden, beispielsweise durch Algen, Moose, Flechten, Muscheln oder Ähnlichem und dadurch ihre Eigenschaften verlieren.
Besonders schädlich sind Aufwuchs und Abrieb bei funktionellen Oberflächen, bei denen beispielsweise eine Struktur dafür sorgt, dass der Strömungswiderstand gering ist.
Es ist bekannt, korrosionsanfällige Oberflächen zu beschichten und funktionelle Oberflächenstrukturen aufzubringen. Weiterhin wird versucht diese Beschichtungen möglichst dauerhaft zu gestalten und den entsprechenden Gegebenheiten anzupassen, sodass Abrieb oder Beschädigungen durch Neubeschichtung oder Nachbehandlung ausgeglichen werden muss.
Aus diesem Grund wurden verschiedene selbstregenerierende Lacke und Beschichtungen entwickelt, welche durch ihre Zusammensetzung und Mikrostruktur Beschädigungen ausgleichen.
So wird DE 10 2008 003 392 A1 ein „Aktiver Korrosionsschutz durch verkapselte Inhibitoren” beschrieben. In dem Fall befinden sich „Reserven” des Lacks in Mikrokapseln, welche bei Beschädigung ihren Inhalt preisgeben und somit die Lackschicht erneut schließen.
Eine andere Methode eine Lackschicht zu regenerieren wird in DE 00 0069 615 819 T2 beschrieben. Dabei handelt es sich um eine Aktivierung durch UV-Licht.
Außerdem gibt es mehrere Patente zu selbstdichtenden Luftreifen. Dabei befindet sich unter dem Mantel eine Dichtmasse, welche den Reifen verschließt, wenn dieser beschädigt wird, wie in DE 10 2009 003 333 A1 und DE 00 0002 631 691 C2 dargestellt.
Leider sind diese Methoden nur begrenzt einsetzbar und passen sich nicht dem Abrieb oder der Korrosion ihrer selbst an. Außerdem sind sie sehr teuer und ermöglichen nicht die Selbsterneuerung, sowie funktionelle Oberflächen.
Hinzu kommt, dass im Falle einer Beschichtung mit selbstheilendem Lack die guten Eigenschaften des erprobten konventionellen Lacks verloren gehen, oder für den selbstheilenden Lack aufwändig entwickelt werden müssen.
Aufgabe der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Verfahren zu entwickeln, welches die Oberflächenbeschichtung und deren Eigenschaften, sowie gegebenenfalls deren Strukturen, aufrechterhält.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin ein Verfahren zu entwickeln, welches die Oberflächenbeschichtung erneuert und gegebenenfalls die alte Beschichtung abstößt.
Wesen der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dass Leitungssysteme mit Öffnungen auf das zu schützende Objekt aufgebracht werden, durch die ein Beschichtungsmaterial geleitet wird, welches sich durch die Öffnungen auf der Oberfläche ablagert, wie in den Ansprüchen definiert.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass statt einer intervallmäßigen Erneuerung der Beschichtung eine Ständige realisiert werden kann. Dadurch ist ein dauerhafter Schutz gewährleistet und es entstehen keine Kosten durch externe Arbeiten, wie beispielsweise Streichen, und der damit zusammenhängende Zeitverlust. Die Menge des Beschichtungsmaterials oder gegebenenfalls die Abgabeintervalle können je nach Bedarf geregelt werden. Zusätzlich können durch entsprechende Wahl des Beschichtungsmaterials und die Anordnung der Leitsysteme Oberflächenstrukturen erzeugt werden, welche sich selbst erhalten und Bewuchs abwerfen.
Es kann dabei ein Verhalten analog zur Rinde der Bäume erreicht werden, sodass rillenförmige, netzartige, schuppenartige oder glatte Oberflächenstrukturen möglich sind, welche ebenfalls die äußeren Schichten abwerfen und neue bilden können. Damit werden nicht nur mögliche Funktionen gesichert, sondern auch Abrieb ausgeglichen, Bewuchs abgestoßen und die Optik erhalten.
Des Weiteren wird ein Verfahren bereitgestellt, in welchem beliebige kommerziell erhältliche Beschichtungsmaterialien genutzt werden können, was den Herstellungsaufwand reduziert und damit die Produktionskosten senkt.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wäre der Einsatz einer Folie, welche kleine Leitungskanäle aufweist, die wiederum kleine Austrittsöffnungen besitzen. Diese Folie könnte nun auf ein zu schützendes Objekt aufgeklebt werden. Dann wird beispielsweise ein Lack durch die Leitungsbahnen gepumpt, sodass dieser durch die Austrittsöffnungen die Oberfläche bedeckt. Dabei könnte je nach Lack und dessen Aushärtgeschwindigkeit der Druck und damit das Austrittsvolumen variiert werden.
Je nach verwendetem Beschichtungsmaterial ließen sich dadurch unterschiedliche Eigenschaften generieren. So könnte beispielsweise ein elastisches Material genutzt werden. In diesem Fall würde sich die Oberfläche dehnen, wenn neues Material durch die Austrittsöffnungen dringt. Eine spezifische Oberflächenstruktur wäre geschaffen.
Ein plastisches Material könnte absplittern und die neue Schicht freigeben. Hinzu kommt, dass in beiden Fällen bei Abrieb die Schichtdicke aufrecht erhalten werden könnte.
Ein Einsatzgebiet wäre dafür die Schifffahrt, bei der eine Neubeschichtung sehr aufwändig und teuer ist. Zudem tritt hier besonders starker Abrieb und Bewuchs durch Meeresorganismen auf. Zusätzlich ist das Seewasser ein aggressives Medium, was starke Korrosion verursachen kann. In diesem Fall wären strömungsoptimierende Rillenstrukturen der Oberfläche ein weiterer Vorteil.
Abgesehen davon kann das Beschichtungsmaterial im laufenden Betrieb gewechselt werden.
Begriffserklärung
Der Begriff „Korrosion” beschreibt jegliche Art von Veränderung des Werkstoffs durch chemische oder elektrochemische Reaktionen.
Der Begriff „Beschichtungsmaterial” bezieht sich auf flüssige Beschichtungsmedien, wie verschiedene Polymere und dergleichen.
Der Begriff „Leitungssysteme” beschreibt jegliche Schlauchkörper, Gefäße oder sonstige Möglichkeiten das Beschichtungsmaterial in halbgeschlossenen Systemen zu transportieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008003392 A1 [0008]
DE 000069615819 T2 [0009]
DE 102009003333 A1 [0010]
DE 000002631691 C2 [0010]

Claims

Verfahren zur Realisierung einer selbstregenerierenden und wachsenden Oberflächenbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungssysteme mit Öffnungen auf das zu schützende Objekt aufgebracht werden, durch die ein Beschichtungsmaterial geleitet wird, welches sich durch die Öffnungen auf der Oberfläche ablagert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial je nach Anordnung der Leitungssysteme und der Öffnungen die Oberfläche komplett bedeckt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial je nach Anordnung der Leitungssysteme und der Öffnungen spezifische Strukturen ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Beschichtungsmaterials so gewählt wird, dass genau soviel Beschichtungsmaterial aus den Öffnungen tritt, wie von der Oberfläche abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Beschichtungsmaterials so gewählt wird, dass mehr Beschichtungsmaterial aus den Öffnungen tritt, wie von der Oberfläche abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial so gewählt wird, dass die äußeren Schichten bei zunehmender Schichtdicke abgelöst werden.