DE19836076A1 - Lösliche Antifouling-Beschichtung - Google Patents
Lösliche Antifouling-BeschichtungInfo
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Abstract
Unter "Fouling" versteht man die Ablagerung lebender Organismen auf Materialoberflächen in wässriger Umgebung. Sogenannte "Antifouling-Beschichtungen" sollen den Bewuchs an künstlichen Unterwasserstrukturen verhindern. Sie beruhen sowohl auf Formen der mechanischen Reinigung als auch auf dem Entlassen von toxischen Bioziden aus Matrix-Beschichtungen. Im Hinblick auf das empfindliche natürliche Gleichgewicht im Unterwasserbereich und die Komponenten der Beschichtung steht aber der Aspekt der Umweltverträglichkeit im Vordergrund. Die erfindungsgemäße "Antifouling-Beschichtung" ist deshalb gekennzeichnet durch einen biozidfreien Gelbildner, der aus zwei unterschiedlichen Proteinverbindungen in Form von gerüstbildenden Keratinen und quell- und klebfähigen Glykokonjugaten mit biochemischen Wirkgrößen besteht, die denen von hochspezialisierten Proteinverbindungen in aquatischer Naturhaut entsprechen. Bei der erfindungsgemäßen "Antifouling-Beschichtung" handelt es sich um eine umweltschonende umweltneutrale Beschichtung aus einfachsten biogenen Ersatzstoffen, deren Wirkung als Gelbildner universell und effektiv gegen alle Foulingorganismen einsetzbar ist. Die Einsatzmöglichkeiten sind nicht nur auf marine Einsätze mit Meerwasserkontakt beschränkt, sondern können generell auf alle Einsätze mit Wasserbenetzung erweitert werden.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine lösliche Antifouling-Beschichtung mit
Selbstreinigungseigenschaften und geringem Reibungswiderstand für
Unterwasserflächen zur Vermeidung von Ablagerungen organischer
Foulingstoffe.
Unter "Fouling" oder "Biofouling" versteht man die Ablagerung lebender
Organismen auf Materialoberflächen in wässriger Umgebung. Im maritimen
Bereich unterscheidet man drei Arten von Bewuchs: Tiere, beispielsweise
Muscheln und Seepocken; Algen, beispielsweise Grün- und Braunalgen, und
Mikroorganismen, die sich durch ihren bevorzugten Lebensraum charakteri
sieren. Jeder Foulingprozess im Wasser startet mit der Anheftung von
organischen Molekülen an einer Oberfläche. Die Verfestigung ermöglicht die
weitere Ansiedlung von Bakterien, Diatomeen, Muscheln und Krebsen etc.
In mariner Umgebung erfährt jede Oberfläche Biofouling, welches somit eines
der bedeutendsten Probleme in der Marinetechnologie darstellt. Spezielle
Oberflächenbeschichtungen, sogenannte "Antifouling-Beschichtungen", sollen
den Bewuchs an Schiffsrümpfen, Seewasserkonstruktionen, wie Ölplattformen,
Hafenanlagen und Rohren, sowie an anderen künstlichen Unterwasser
strukturen verhindern. Antifouling-Beschichtungen beruhen sowohl auf Formen
der mechanischen Reinigung als auch auf dem Entlassen von toxischen
Bioziden aus Matrix-Beschichtungen, im allgemeinen Kunststoff, oder auf
Kombinationen von beidem. Bei der mechanischen Reinigung werden
Antifouling-Beschichtungen mit geringen Oberflächenspannungen eingesetzt,
die durch die Verwendung von beispielsweise Teflon oder Silikon in der
Beschichtung erreicht werden. Die stark "rutschigen" Oberflächen verhindern
die Anheftung von Foulingstoffen. Außerdem unterscheidet man zwischen
unlöslichen und löslichen Beschichtungen. Die unlöslichen Antifouling-
Beschichtungen werden auch als "Kontakttyp" bezeichnet und weisen eine
hohe Abriebfestigkeit auf. Lösliche Antifouling-Beschichtungen sind selbst
erodierend und werden von strömendem Wasser langsam abgetragen, so
dass sich ihre Schichtstärke verringert. Je nach Kunststoffbasis werden die
Biozide ausgespült ("depletion type"), an der erodierten Oberfläche präsentiert
("hydration type") oder im Wasser gespalten ("hydrolyse type").
Bekannte Antifoulings verhindern durch ihre Biozide, die wie Schädlings
bekämpfungsmittel wirken, die Besiedlungsphase des Foulingprozesses. Bei
den Bioziden unterscheidet man die metallorganischen Biozide, wie
beispielsweise die Breitbandgifte Arsen, Kupfer und Tributylzinn, und die
natürlichen Biozide, mit denen viele marine Organismen ihre Oberfläche
gegen Biofouling schützen. Da schon geringe Konzentrationen der
Breitspektrum-Gifte langfristige Umweltschäden verursachen, ist den
natürlichen Bioziden der Vorzug zu geben. Viele marine Organismen
produzieren natürliche Biozide, die als biogene Wirkstoffe antibakteriell,
antialgalen, antifungisch und makrofouling verhindernd wirken können. Jedoch
wächst aufgrund der strengeren Gesetzesregelung im Rahmen der
sogenannten "Biozidrichtlinie" der Bedarf an nicht-toxischen Bewuchsschutz
methoden.
Der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 06 011 A1 ist zu entnehmen,
dass . . . "neuere Entwicklungen bei den Antifouling-Coatings auf den Einsatz
nicht-toxischer Produkte, wie z. B. fluorierte Urethane und Silikone, zielen . . .".
Nichttoxische Antifouling-Coatings sind aus ökologischen Gründen sehr
erwünscht, haben sich aber im Großen und Ganzen bisher nicht durchsetzen
können. In einer im Auftrag des Deutschen Umweltbundesamtes durchge
führten Studie "Natürliche Biozide und biozidfreie Mittel zur Bewuchshemmung
auf Schiffen im marinen Bereich" wurden neben Produkten, die natürliche
Biozide enthalten, fünf Silikon-Coatings unter Praxisbedingungen auf
Einsatzfähigkeit als Antifouling-Coating getestet. Ergebnis: Prinzipiell gute
Wirksamkeit, jedoch sind "die Beschichtungen aufgrund ihrer Weichheit sehr
leicht zu beschädigen.". . . "Nach Aussage dieses Berichts gibt es noch kein
biozidfreies Antifouling-Coating, das für den praktischen Einsatz geeignet
ist.". . .
In der DE 196 06 011 A1 ist als eine Lösung für eine biozidfreie Antifouling-
Beschichtung eine Zubereitung mit organofunktionellen Silanen und Fluor
organosilanen beschrieben. Derart beschichtete Oberflächen zeigen eine
Oberflächenspannung unterhalb eines als "optimal" bezeichneten Bereichs
und sollen eine mechanische Reinigung bewirken. Damit diese effektiv
erfolgen kann, ist immer eine nicht unerhebliche Wasserströmung erforderlich.
Insbesondere bei unbewegten Unterwasserstrukturen ist dies nicht immer
gewährleistet. Außerdem ist der Druckschrift zu entnehmen, dass derartige
Zubereitungen nur . . . "im wesentlichen frei von Bioziden" . . . sind. Um die
Kratzfestigkeit von beschichteten Oberflächen zu verbessern, werden bei der
bekannten Beschichtung toxische Elemente wie Bor, Aluminium, Zinn oder
Zink zugefügt. Außerdem ist eine nur geringe Haftung an den zu
beschichtenden Oberflächen festzustellen. Hauptsächlich sollen derartig
beschichtete Oberflächen, die bevorzugt transparent ausgeführt und relativ
teuer in ihrer Ausführung sind, in Süßwasserumgebung eingesetzt werden.
Dem Aufsatz "The future of antifouling: will it be non-stick or natural
biocides?" (Zeitschrift "ANTI-FOULING", Feb./Mar. 1997, pp. 25-30, NN) ist zu
entnehmen, dass gegen die Anwendung von Silikon-Coatings bei "deep-sea
shipping" ihre geringe mechanische Festigkeit und ihrer hoher Preis sprechen.
Bei der Betrachtung von einigen marinen Organismen, insbesondere Korallen
und Schwämme, fällt jedoch auf, dass diese zwar ebenfalls unter
Bewuchsproblemen zu leiden haben, diese jedoch durch spezielle
Verteidigungsmechanismen mit "echten, nicht-toxischen Antifouling-Substan
zen" umweltgerecht lösen. Deshalb stellen marine Organismen ein großes
Potential für neue und effektive Antifouling-Substanzen dar. Außerdem handelt
es sich bei ihnen um echte Naturstoffe im Gegensatz zu der bislang
eingesetzten "anthropogenen Chemie". Das größte Problem bei der
Herstellung solcher Antifouling-Beschichtungen stellt jedoch die Einbettung
der Komponenten in spezielle Farbverbindungen zur Erzielung hoher
Langzeitwirksamkeit dar.
Aus den DGM-Mitteilungen 4/1997, Seite 8 ff. ist dem Aufsatz "Natürliche
Verteidigungssysteme gegen Aufwuchs" von Martin Wahl zu entnehmen (Seite
11), dass . . . "seit fast 20 Jahren arbeiten zahlreiche Gruppen an der
Entwicklung von biogenen Antifoulingfarben. Der übliche Ansatz ist, als
bewuchshemmend erkannte natürliche Substanzen einzeln oder kombiniert in
eine Farbmatrix einzubetten. Der bisherige Erfolg ist gleich Null. Das Problem
liegt wahrscheinlich darin, dass einzelne Substanzen nur gegen bestimmte
Besiedlergruppen aktiv sind. Daher müssen verschiedene Stoffe oft
unterschiedlicher taxonomischer oder geographischer Herkunft kombiniert
werden. . . . Diese sind aber sehr oft nicht kompatibel, da sie sich in ihrer
Löslichkeit, Leaching Rate, Reaktivität, Langlebigkeit, Lichtempfindlichkeit,
usw., unterscheiden." . . . In denselben Mitteilungen ist der Aufsatz
"Antifoulingforschung in Rostock" von Stefan Sandrock et.al. (Seite 21)
veröffentlicht. Im Hinblick auf die Verwendung biogener Wirkstoffe mariner
Organismen wird hier ausgeführt: . . . "Letztendlich kann es nicht darum gehen,
die erforderlichen Rohstoffe durch Raubbau an den vorhandenen Beständen
zu gewinnen. 1996 begannen daher am Fraunhofer Institut für Toxikologie und
Aerosolforschung Arbeiten zur Isolation und Charakterisierung der wirksamen
Fraktionen. Die Untersuchungen, deren Ziel in einer Strukturaufklärung als
Voraussetzung für eine spätere Synthese des bzw. der wirksamen
Komponente(n) besteht, haben gegenwärtig noch keinen Stand erreicht, der
eine Veröffentlichung zulässt." . . .
In einem Antifouling-Workshop in Bremen, Ende November 1997, stellte Dr.
V. Zubow, AIST GmbH, D-17192 Groß Gieritz, Dorfstraße 3, ein Projekt
"Antifouling skin" vor. Ein prinzipiell neues Antifouling-Konzept soll auf der
Nachahmung natürlicher Fouling-Prozesse beruhen, insbesondere darauf,
dass Makrofouling-Organismen nicht oder nur schwer auf "Gel-Struktur"
ähnlichen Oberflächen oder auf mit Schleim bedeckten Oberflächen
aufwachsen. Eine entsprechend konzipierte Beschichtung mit dem Ziel einer
"künstlichen Haut" könnte auf einer "Schleimbasis" beruhen. Der Schleim wird
dabei von schwammartigen, polymeren Trägern in Position gehalten. Diese
Träger lassen dann die Besiedlung des Schleims mit "giftigen" Organismen zu.
Vor einer Realisierung einer solchen Beschichtung sind jedoch unter anderem
die Probleme des erforderlichen porösen Materials, eines "Gelgenerators" und
der benötigten Toxine zu lösen. Zur Herstellung derartiger Beschichtungen
sind also Trägersubstanzen erforderlich, die mit giftigen Organismen beimpft
werden sollen. Gerade im Hinblick auf extrem große zu beschichtende
Oberflächen wird dadurch jedoch die Umweltverträglichkeit einer solchen
möglichen Antifouling-Beschichtung wieder erheblich reduziert.
Im Hinblick auf den beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe für
die vorliegende Erfindung, eine Antifouling-Beschichtung zu konzipieren, die in
besonderem Maße umweltverträglich ist. Insbesondere soll sie biozidfrei und
trotzdem universell wirksam sein. Eine hohe Standzeit und ein damit
verbundener guter Schutz der Oberfläche sind anzustreben. Die Beschichtung
soll schließlich einfach in ihrem Aufbau und ihren verwendeten Komponenten
und dadurch wirtschaftlich herstellbar sein.
Zur Lösung dieses Aufgabenkomplexes ist die erfindungsgemäße lösliche
Antifouling-Beschichtung mit Selbstreinigungseigenschaften und geringem
Reibungswiderstand für Unterwasserflächen zur Vermeidung von Ablagerun
gen organischer Foulingstoffe daher gekennzeichnet durch einen biozidfreien
Gelbildner, der aus zwei unterschiedlichen Proteinverbindungen besteht, von
denen die eine der Gruppe der gerüst- und protofibrillenbildenden Keratine
und die andere der Gruppe der quell- und klebfähigen Glykokonjugate
angehört und deren biochemische Wirkgrößen denen der hochspezialisierten
Proteinverbindungen in aquatischer Naturhaut entsprechen, und einer
abbaubaren Gelmatrix, die mit dem Gelbildner in einer Suspension vermischt
ist.
Bei der erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung handelt es sich um eine
echte biomimetische, d. h. auf der Nachahmung natürlicher Schutzmecha
nismen beruhende, Oberflächenbeschichtung, die optimal umweltverträglich
ist. Der Antifouling-Effekt beruht dabei auf der Bildung eines oberflächlichen
Gels. Der Gelbildner wird anstelle von toxischen Chemikalien, insbesondere
auch von umweltschädlichen Bioziden, ohne Verwendung von artfremden
Trägersubstanzen eingesetzt. Die Wirkung des Gelbildners entfaltet sich erst
bei Kontakt mit den Schleimstoffen des Wassers oder des Bewuchses. Die
Foulingstoffe des Wassers und der Foulingorganismen bilden dann ein Gel mit
der Beschichtung. Die Standfestigkeit des Gels ist von der Konzentration der
Foulingstoffe abhängig. Je größer die Konzentration an Foulingstoffen ist,
desto niedriger ist die Viskosität des Gels, das dann vom umgebenden Wasser
zusammen mit den Foulingorganismen leicht abwaschbar ist. Stärkere
Wasserströmungen sind nicht erforderlich. Durch das Reinigen kommt es zu
einem Stoffverlust, durch den die Beschichtung langsam aufgebraucht wird.
Bei der erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung handelt es sich also um
eine lösliche, d. h. erodierbare Beschichtung vom Geling-Typ ohne Biozide. Sie
enthält auf Naturstoffbasis keine toxischen Stoffe und ist vollständig biologisch
abbaubar. Das Gel selbst verfügt zwar über eine nur geringe Kratzfestigkeit,
es schützt aber durch seine mechanische Pufferwirkung jede Unterwasser
struktur wirkungsvoll gegenüber dem Angriff von harten Partikeln. Außerdem
sorgt es ebenso wie Beschichtungen mit niedriger Oberflächenspannung für
eine hydrodynamische Oberfläche mit geringem Reibungswiderstand.
Den Anlass für die Erfindung haben eigene Versuche mit frischer Haut von
Delphinen (Pilotwal oder Weißseitendelphin) im Rahmen eines Projekts zur
Untersuchung der Selbstreinigungseigenschaften von Delphinhautoberflächen
gegeben. Der im Stand der Technik beschriebene Ansatz, Naturmaterialien,
die einen Bewuchsschutz aufweisen, zu extrahieren und für eine Antifouling-
Beschichtung aufzubereiten, wurde bei diesen rein aquatisch lebenden
Säugern ohne Bewuchs angewendet. Im Ergebnis wurden erste Hinweise auf
eine Verteilung von zuckerhaltigen Glykokonjugaten in der Delphinhaut
erhalten. Hierbei handelt es sich um intra- und extrazelluläre Gerüst- und
Haftsubstanzen, die sich nach ihrem Zucker-Protein-Verhältnis in die Gruppen
der Glykoproteine und der Proteoglykane einteilen. Glykokonjugate fungieren
als Druckaufnehmer und weisen je nach Herkunft artspezifische Muster und
unterschiedliche Anteile von Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat und Heparan
sulfat auf. Die Carboxyl- und Sulfatesterfunktionen üben einen Quelldruck auf
fibrilläre Faserverbünde aus. Bei bestimmten, relativ geringen Konzentrationen
an Glykokonjugaten werden besonders elastische Gele gebildet, die als
Grundlage für einen Selbstreinigungsmechanismus dienen können. Raster
elektronenmikroskopische Aufnahmen von histologischen Proben der Haut
oberfläche eines Weißseitendelphins zeigten Reliefstrukturen. Die ausge
prägten Substrukturierungen in Höhlen und Kanäle, die im nativen Zustand mit
Lipiden ausgefüllt sind, deuten stark auf amorphe Netzwerkstrukturen mit
gelartigem Fließverhalten hin.
Da aber eine Antifouling-Beschichtung selbstverständlich nicht mit dem
geschützten Naturprodukt "Delphinhaut" umgesetzt werden kann, wurde bei
der Erfindung auf Ersatzstoffe zurückgegriffen, die die bei der Delphinhaut
beobachteten gelbildenden Funktionen übernehmen können. Hierbei handelt
es sich um zwei unterschiedliche Proteinverbindungen im biozidfreien
Gelbildner. Zum einen sind es gerüstbildende Keratine, die sich als Besonder
heit bei Delphinen durch besonders kleine fibrilläre Zusammenlagerungen
auszeichnen, die durch enzymatische Hydrolyse aus sehr großen Filamenten
hervorgehen. Zum anderen handelt es sich um quell- und klebfähige,
zuckerhaltige Glykokonjugate, die ebenfalls in der Delphinhaut nachgewiesen
wurden und die Viskosität der Suspension beeinflussen. Sie verstärken die
Elastizität und verringern den Energieverlust durch viskoses Fließen. Die
klebfähigen Glykokonjugate, die für ein gutes Anheften der Beschichtung an
der zu schützenden Oberfläche einerseits und für eine gute Verklebung mit
den abzuspülenden Foulingorganismen andererseits sorgen, weisen dabei
Lectincharakter auf. Um ein der Delphinhaut vergleichbares pysikalisches
Fließverhalten mit Selbstreinigungseffekt zu erzielen, müssen sowohl die
Keratine als auch die Glykokonjugate in ihren biochemischen Wirkgrößen
durch eine entsprechende Vorbehandlung auf die Wirkgröße der Delphin
hautproteinverbindungen gebracht werden.
Die erfindungsgemäße Antifouling-Beschichtung weist also nur zwei biogene
Wirkstoffe derselben chemischen Verbindungsgruppe auf, die universell schon
gegen die Anfangsphase des Foulings, insbesondere gegen die Anlagerung
der extrazellulären polymeren Substanzen wirken, da sie eine mechanische
Reinigung ermöglichen. Sie weisen eine gute Langzeitwirkung auf und sind
leicht herstellbar bzw. natürlich gewinnbar. Die Stoffe benötigen keine Träger
substanzen, von denen sie in Position gehalten werden müssen. Durch eine
einfache Suspension des nach einer Erfindungsausgestaltung vorteilhaft in
pulverisierter Form vorliegenden Gelbildners mit einer abbaubaren Gelmatrix
wird eine homogene Mischung gebildet, die wie ein Farbauftrag leicht auf
Unterwasserstrukturen aufzubringen ist und dort fest anhaftet. Erst bei Kontakt
mit Foulingstoffen wird ein oberflächliches Gel gebildet, das leicht abspülbar
ist und wieder eine aktivierbare Oberfläche freigibt.
Eine Verwendung des geschützten Naturstoffs "Delphinhaut" verbietet sich von
selbst. Aber auch andere geeignete Naturstoffe, wie beispielsweise Extrakte
aus Seesternen oder Korallen, dürfen nicht ausgebeutet werden. Organo
chemische Synthesen solcher Naturstoffe, insbesondere von hochspezia
lisierten Proteinverbindungen sind verfahrenstechnisch relativ aufwendig und
zum Teil derzeit auch noch nicht zugänglich. Nach einer Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung ist es daher besonders vorteil
haft, wenn diese durch ein natürliches, nachwachsendes Keratin mit
besonders kleinen fibrillären Zusammenlagerungen, insbesondere Schafwolle,
als Proteinverbindung aus der Gruppe der gerüst- und protofibrillenbildenden
Keratine gekennzeichnet ist. Keratine sind in vielen Naturstoffen, beispiels
weise in Haaren, Nägeln, Hornen und Hufen, enthalten. Insbesondere bei
Schafwolle handelt es sich um einen nachwachsenden Rohstoff, der einfach
verfügbar ist. Da auf dem Textilsektor der Einsatz von Schafwolle zunehmend
durch den Einsatz anderer Materialien verdrängt wird, ist ein neues
Anwendungsgebiet besonders wünschenswert.
Die Glykokonjugate als quell- und klebfähige sowie zuckerhaltige Proteine sind
bei vielen Mikroorganismen zu finden. Allen ist gemeinsam, dass sie in großen
Mengen unproblematisch zur Verfügung stehen und keiner aufwendigen
organochemischen Synthese bedürfen. Insbesondere ist es nach einer
anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung
vorteilhaft, wenn sich diese durch einen Schleim mariner Algen oder Bakterien
als Proteinverbindung aus der Gruppe der quell- und klebfähigen Glyko
konjugate auszeichnet. Gerade Algen und Bakterien stehen nahezu
unbegrenzt zur Verfügung. Ihre Verwendung belastet die Umwelt in keiner
Weise.
Wie im Zusammenhang mit den Untersuchungen an Delphinhaut bereits
ausgeführt wurde, konnte ermittelt werden, dass diese Glykokonjugate enthält.
Dies haben neben dem Quelleffekt die Aufgaben, zum einen die Hautzellen
miteinander zu verkleben und zum anderen extrazelluläre polymere
Substanzen zu binden. Diese Eigenschaften sind typisch für Lectine (in der
Haut "Desquamin"). Deshalb kann vorteilhaft bei der Erfindung als quellfähige
und verklebende Proteinverbindung ein Glykokonjugat mit Lectincharakter
verwendet werden. Bei Laborversuchen mit pulverisiertem Delphinhautextrakt
konnte gezeigt werde, dass durch die Zugabe dieser Substanz zu den
Suspensionen die Stärke der elastischen Energiespeicherung und der Anteil
des viskosen Fließens erhöht werden konnte. Nach isovolumetrischer Zufuhr
eines Vertreters der extrazellulären polymeren Substanzen (Hyaluronsäure)
konnte sogar ein Optimum in der Ruheschernullviskosität beobachtet werden.
Bei Verhältnissen von Pulver zu Hyaluronsäure unter 3 : 1 steigt die Viskosität,
während sie bei einem größeren Anteil an Hyaluronsäure wieder abfällt. Bei
einer geeigneten Beimengung des Glykokonjugats mit Lectincharakter kann
die Viskosität der erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung optimal
eingestellt werden, so dass einerseits eine gute Untergrundhaftung
gewährleistet ist, andererseits aber auch das mit den Foulingstoffen gebildete
Gel ohne große Krafteinwirkung einfach abspülbar ist.
Bei den in der Erfindung eingesetzten Substanzen in Form von Keratinen und
Glykokonjugaten handelt es sich um Ersatzstoffe, die die biogenen Stoffe
möglichst naturnah nachbilden sollen. Um ein vergleichbares physikalisches
Fließverhalten mit Selbstreinigungseffekt zu erzielen, müssen die Ersatzstoffe,
wie bereits ausgeführt, durch ein Vorbehandlungsverfahren auf die Wirk
größen der Delphinhautkeratine gebracht werden. Dabei ist es gemäß einer
nächsten Erfindungsausgestaltung zweckmäßig, wenn es sich um eine
enzymatische, thermische oder salzlösungsbasierende Vorbehandlung der
Proteinverbindungen zur Erreichung deren naturnaher Wirkgrößen handelt.
Derartige Vorbehandlungen basieren auf einfachen Grundsubstanzen und
beinhalten einfache chemische Umsetzungsprozesse. Sie sind allgemein
bekannt, einfach und unaufwendig durchführbar.
Eine Herstellung der erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung, die durch
ihre abbaubare Gelmatrix zum Polishing-Typ gehört, mit pulverisierten
Wirksubstanzen als Suspension ist ohne weiteres möglich und besonders
einfach. Besondere Syntheseverfahren oder Nachbehandlungsschritte sind
nicht erforderlich. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann
die Gelmatrix insbesondere als fertige selbstlösliche Harzmischung
ausgebildet sein. Der Erosionsprozess erfolgt dabei kontinuierlich. Die
Standzeit hängt deshalb von der Schichtdicke ab. Die fertige selbstlösliche
Harzmischung kann insbesondere aus einem Copolymer aus Methacrylaten
bestehen. Derartige Copolymere sind handelsüblich und kostengünstig.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann es sich auch um eine
kontaktlösliche Harzmischung als abbaubare Gelmatrix handeln. Dabei wird
anstelle des "self-polishing-Harzes" ein "contact-polishing-Harz" eingesetzt.
Die Gelmatrix wird nur noch durch den Bewuchs zur Gelbildung gebracht. Der
Abbau wird jedoch durch die Gelbildung der Matrix sehr bald wieder beendet,
so dass der Verlust des Coatings nur sehr langsam erfolgt. Ein Nachteil
bestehender "self-polishing"-Beschichtungen ist, dass deren Haltbarkeit von
der Fahrtzeit eines Schiffes, in der die Beschichtung durch den Wasserstrom
abgerieben wird, und nicht von der Liegezeit, in der der eigentliche
Foulingprozess stattfindet, abhängig ist. Bei einem vorteilhaften Einsatz von
Polyesteramiden als kontaktlöslicher Harzmischung ist das günstige Verhalten
gewährleistet, dass ein Abbau nur durch den Bewuchs selbst erfolgt. Die
dadurch erreichbaren hohen Standzeiten der erfindungsgemäßen Antifouling-
Beschichtungen erhöhen ihren ökonomischen Aspekt in besonderer Weise.
Bei der erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung handelt es sich damit
zusammenfassend um eine besonders umweltschonende und umweltneutrale
Beschichtung aus einfachsten biogenen Naturstoffen, deren Wirkung als
Gelbildner universell und effektiv gegen den Biofoulingprozess an
wasserbenetzten Oberflächen einsetzbar ist. Die Zusammensetzung ist
einfach und beruht in der Hauptsache auf nachwachsenden Rohstoffen. In der
Herstellung werden nur einfache organochemische Umsetzungen und ein
Suspensionsverfahren eingesetzt. Die Kostengünstigkeit des Produkts wird
durch erreichbare hohe Standzeiten noch verbessert. Die Einsatzmöglich
keiten der erfindungsgemäßen Antifouling-Beschichtung beschränken sich
daher nicht nur auf marine Einsätze mit Meerwasserkontakt, sondern können
generell auf alle Einsätze mit Wasserbenetzung erweitert werden. Hierzu
zählen nicht nur Einsätze in Seen und Flüssen, sondern auch solche im
städtischen und häuslichen Bereich, wie beispielsweise Kläranlagen,
Abwasserrohre und Hauswände.
Claims (10)
1. Lösliche Antifouling-Beschichtung mit Selbstreinigungseigenschaften und
geringem Reibungswiderstand für Unterwasserflächen zur Vermeidung von
Ablagerungen organischer Foulingstoffe,
gekennzeichnet durch
einen biozidfreien Gelbildner, der aus zwei unterschiedlichen Proteinver
bindungen besteht, von denen die eine der Gruppe der gerüst- und
protofibrillenbildenden Keratine und die andere der Gruppe der quell- und
klebfähigen Glykokonjugate angehört und deren biochemische Wirkgrößen
denen der hochspezialisierten Proteinverbindungen in aquatischer Naturhaut
entsprechen, und einer abbaubaren Gelmatrix, die mit dem Gelbildner in einer
Suspension vermischt ist.
2. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
ein Vorliegen des Gelbildners in der Suspension in pulverisierter Form.
3. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
ein natürliches, nachwachsendes Keratin mit besonders kleinen fibrillären
Zusammenlagerungen, insbesondere Schafwolle, als Proteinverbindung aus
der Gruppe der gerüst- und protofibrillenbildenden Keratine.
4. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach mindestens einem der
vorangehenden Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
einen Schleim mariner Algen oder Bakterien als Proteinverbindung aus der
Gruppe der quell- und klebfähigen Glykokonjugate.
5. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach mindestens einem der
vorangehenden Ansprüche 1 bis 3,
gekennzeichnet durch
Glykokonjugate mit Lectincharakter als Proteinverbindung aus der Gruppe der
quell- und klebfähigen Glykokonjugate.
6. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach mindestens einem der
vorangehenden Ansprüche 1 bis 5,
gekennzeichnet durch
eine enzymatische, thermische oder salzlösungsbasierende Vorbehandlung
der Proteinverbindungen zur Erreichung deren naturnaher Wirkgrößen.
7. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach mindestens einem der
vorangehenden Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
eine selbstlösliche Harzmischung als abbaubare Gelmatrix.
8. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch
eine fertige selbstlösliche Harzmischung aus einem Copolymer aus
Methacrylaten.
9. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach mindestens einem der
vorangehenden Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet durch
eine kontaktlösliche Harzmischung als abbaubare Gelmatrix.
10. Lösliche Antifouling-Beschichtung nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch
eine fertige kontaktlösliche Harzmischung aus Polyesteramiden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998136076 DE19836076C2 (de) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Lösliche Antifouling-Beschichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998136076 DE19836076C2 (de) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Lösliche Antifouling-Beschichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19836076A1 true DE19836076A1 (de) | 2000-02-10 |
DE19836076C2 DE19836076C2 (de) | 2003-01-30 |
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ID=7877004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1998136076 Expired - Fee Related DE19836076C2 (de) | 1998-07-30 | 1998-07-30 | Lösliche Antifouling-Beschichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19836076C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10307762A1 (de) * | 2003-02-16 | 2004-09-09 | Stiftung Alfred-Wegener-Institut Für Polar- Und Meeresforschung | Viskoelastische Beschichtungspaste zum Schutz gegen Makrobewuchs und Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung |
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CN107696599A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-02-16 | 吉林大学 | 一种基于花环肉质软珊瑚防污结构的防污蒙皮 |
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1998
- 1998-07-30 DE DE1998136076 patent/DE19836076C2/de not_active Expired - Fee Related
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