DE2510419A1 - Verfahren zum beschichten von fuer unterwassereinsatz vorgesehenen oberflaechen - Google Patents

Description

5 iCtfLN τ 10. März 1975

Britannic House, Moor Lane, London EC2Y 9BU (England).

Verfahren zum Beschichten von für Unterwassereinsatz

vorgesehenen Oberflächen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Schiffsboden und Unterwasserbauten zur Verminderung der Oberflächenrauhigkeit und Korrosion.

Durch Oberflächenrauhigkeit wird der Widerstand gegen ^ie Bewegung erhöht und hierdurch die Geschwindigkeit eines Schiffs herabgesetzt und sein Brennstoffverbrauch gesteigert.

Es gibt zwei Arten von Oberflächenrauhigkeit: die Eigenrauhigkeit und die Fremdrauhigkeit. Die Eigenrauhigkeit der Oberfläche hängt vom Zustand des Schiffs- und Bootskörpers vor dem Anstrich, der Sorgfalt, mit der er vor dem Aufbringen des Anstrichs vorbereitet wird, den Bedingungen, unter denen die verschiedenen Anstrichschichten aufgebracht werden, und, nach der Indienststellung des Schiffs, vom Ausmaß der Schädigung des Anstrichs und vom Ausmaß der stattgefundenen Korrosion ab.

Die Premdrauhigkeit wird durch Anwuchs verursacht. Dies

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Ttttfon: (02 21) 23 45 41 - 4 ■ Telex_; 883 2307 dopa i · T.lcgromm: Dompalenl Kiln

ist ein akkumulierender Prozeß, bei dem Meeresorganismen sich anheften und über eine längere Zeit wachsen. Eine in das Meereswasser getauchte frische Oberfläche überzieht sich in Stunden mit einem primären Glycoproteirifilm. Dieser Film ist als Substrat für Bakterien wirksam, die sich mit Hilfe von sauren Polysacchariden anheften. Kieselalgen und stielige Protozoen heften sich an und wachsen, nachdem der Bakterienrasen sich gebildet hat. Nach längerer Zeit unter Wasser sind zwei andere Haupttypen von Bewuchs festzustellen: Die erste Klasse besteht aus dem Algenbewuehs, der im allgemeinen als Meerespflanzenbewuchs bezeichnet ward. Als Beispiele solcher Meerespflanzen sind die Spezies Enteromorpha und Ectocarpus zu nennen. Die zweite Klasse besteht aus den Hartschalentieren, z.B. Balaniden, Meereichel, Seepocke, Entenmuschel und Ranken-

fußkrebs.

Die kombinierte Oberflächenrauhigkeit dieser Typen und die Größe der Hemmung und des Widerstandes, die sie hervorruft, ist eine Ursache eines erheblichen Aufwandes für den Schiffseigner. Bei einem Geschwindigkeitsverlust von einem Knoten gehen 24 Tage pro Jahr verloren. Zu den Chartersätzen von 1974 läßt sich dieser Verlust im Falle eines großen öltankers mit einigen Hunderttausend fe Sterl. pro Jahr errechnen.

Die Eigenrauhigkeit der Oberfläche kann durch geschickte und sorgfältige Arbeit, die unter guten Bedingungen ausgeführt wird, gering gehalten werden, läßt sich aber auch dann nicht vermeiden. In vielen Fällen muß der Anstrich unter widrigen Bedingungen aufgebracht werden, wobei eine erhebliche Oberflächenrauhigkeit zurückbleibt.

Zur Bekämpfung des Anwuchses von Meeresorganismen wird gewöhnlich eine Antifoulingfarbe als Deckschicht aufge- . bracht. Diese Farbe enthält Giftstoffe, z.B. Kupfer(l)- oxyd, die langsam ausgelaugt werden. Der Auslaugungsprozeß

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kann nicht gleichmäßig gelenkt und geregelt werden und verläuft unerwünscht schnell, sobald ein Schiff in Dienst oder wieder in Dienst gestellt wird. Dies hat zur Folge, daß höhere Giftstoffkonzentrationen als notwendig zu Beginn um das Schiff vorhanden sind. Hieraus ergeben sich Vergeudung und Verunreinigung, und die späteren niedrigeren Konzentrationen lassen das Anheften der BewuchsOrganismen zu. Ferner erzeugen· übliche Antifoulinganstriche eine elektrisch polarisierte Oberfläche, die mit dem Alter rauh wird und die Bildung des oben genannten primären Films begünstigt. Solange genügend Toxine abgegeben werden, wird das Bakterienwachßtum verhindert. Wenn dies jedoch nicht mehr der Fall ist, wird der Bewuchs begünstigt.

Wenn sich Bewuchs von MeeresOrganismen unter diesen Bedingungen gebildet hat, haftet er fest am Schiffskörper. Er wird gewöhnlich im Trockendock durch Abkratzen und erneutes Anstreichen entfernt, ein kostspieliges und zeitraubendes Verfahren. Als Alternative kann eine gewisse begrenzte Verbesserung durch Abspritzen mit Wasser unter hohem Druck oder mechanisches Scheuern erreicht werden. Da jedoch auf Grund der porösen Natur des Anstrichs die Wurzeln des Bewuchses nicht entfernt werden, ist die Verbesserung nur vorrübergehend. _:

Der Schiffseigner sieht sich somit dem Problem gegenüber, kurze aber häufige oder seltenere und längere Zeiträume zu wählen, in denen sein Schiff nicht in Dienst ist.

Um das vorstehend dargelegte Problem zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, den Schiffskörper mit einem Wachsfilm zu überziehen. Beispielsweise beschreibt die GB-PS 1 J5J56 I03 ein Verfahren, bei dem ein Schiffskörper nach dem Stapellauf mit einem Wachsüberzug vorübergehend geschützt wird. Die britische Patentanmeldung 50525/73 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren, bei dem Oberflächen, die während. des Betriebs unter Wasser bleiben sollen, gegen Bewuchs

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geschützt werden, indem eine Wachsschicht auf die Oberfläche - wahlweise auf eine Anstrichschicht - gelegt wird. Diese Schicht wird durch Aufsprühen von geschmolzenem Wachs auf die Oberfläche (oder, falls vorhanden, die Anstrichschicht) und Härtenlassen in situ gebildet. Die aufgesprühte Schicht kann geglättet werden, indem sie mit einem glättenden Werkzeug wenigstens teilweise wieder geschmolzen wird.

Praktische Erfahrungen mit Wachsüberzügen auf öltankern und Versuchsergebnisse, die mit Testplatten, die in Seewasser getaucht wurden, und in Laboratoriumsversuchen erhalten wurden, bestätigten die durch Wachsüberzüge gegebenen Möglichkeiten, brachten jedoch zwei wichtige Faktoren zum Vorschein:

1) Die Glätte der Wachsoberfläche ist wichtig für die Verminderung des Widerstandes und erfordert besondere Sorgfalt und Aufmerksamkeit.

2) Das Wachs selbst hat keine bewuchshemmenden Eigenschaften.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Glätten von Wachsüberzügen, insbesondere von Wachsüberzügen, die durch Spritzauftrag von geschmolzenem Wachs auf die Oberfläche aufgebracht werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zum Beschichten von Oberflächen, die für den Unterwassereinsatz vorgesehen sind, mit Wachs ist dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche einen Wachsüberzug aufbringt und die Oberfläche mit einem heißen Medium und/oder mechanisch vorzugsweise unter Bedingungen glättet, unter denen plastisches Fließen und Deformierung des Überzuges eintritt, ohne daß der Hauptkörper des Wachses wieder geschmolzen wird.

Als Medium eignet sich bei Verwendung in Kombination mit

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mechanischem Glätten ein Gas, insbesondere Luft, oder "bei alleiniger Verwendung eine Flüssigkeit, z.B. heißes Wasser. Das Medium kann ala Strahl auf die Oberfläche gerichtet werden. Dies geschieht vorzugsweise im spitzen Winkel zur Oberfläche, um das Fließen und die Deformierung zu begünstigen. Der V/inkel beträgt zweckmäßig 5 bis 45° zur Ebene der Oberfläche. Bei Verwendung eines Gases kann seine Temperatur 100 bis 500 C betragen, während die Temperatur bei Verwendung einer Flüssigkeit vorzugsweise 20° bis 11O⁰C beträgt. Da die für die Zwecke der Erfindung in Frage kommenden Wachse bei 45° bis 120 C schmelzen, sollte die Temperatur des Mediums auf die Geschwindigkeit, mit der der Strahl des Mediums über die Oberfläche geführt wird, und auf die Kühlgeschwindigkeit des Mediums so abgestimmt werden, daß durch die Wärmemenge, die der Wachsoberfläche zugeführt wird, vorzugsweise der Hauptkörper des Wachses nicht geschmolzen wird. Die Düsen können das Medium unter einem Druck von 1,4 bis 420 Bar (Manometerdruck) an den Düsen abstrahlen, und die Düsen können einen Abstand von 1 cm bis 1 m von der Oberfläche haben. Die Drücke betragen vorzugsweise 1,4 bis 35 Bar bei Verwendung von Gasen und 35 bis 420 Bar bei Verwendung von Flüssigkeiten.

Die Verwendung eines Mediums kann mit mechanischem Glätten kombiniert oder mechanisches Glätten kann allein angewandt werden. Unter mechanischem Glätten ist zu verstehen, daß eine Bürste oder ein Kissen verhältnismäßig schnell über die Oberfläche geführt wird. Es ist von der Verwendung einer erhitzten Oberfläche zu unterscheiden, die verhältnismäßig langsam zu dem Zweck> das Wachs weitgehend wieder zu schmelzen, über die Oberfläche gezogen wird. Durch die zum mechanischen Glätten verwendete Vorrichtung selbst wird keine Wärme zur Einwirkung gebracht. Wärme kommt entweder durch das Medium oder durch die Reibung, die durch die Berührung der

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Vorrichtung mit der Oberfläche entsteht, zur Einwirkung. In der Praxi3 erwiesen sich rotierende Glättvorrichtungen mit Umfangsgeschwindigkeiten zwischen 130 und 3000 m/Min., insbesondere 300 bis 1500 m/Min, als wirksam. Eine besonders vorteilhafte Kombination besteht aus Bürsten, die einen Durchmesser von 40 cm haben und mit 320 UpM rotieren, wobei sich eine Reib- oder Poliergescbwindigkeit von 400 m/Min, ergibt. Als Glättvorrichtungen eignen 3ich Bürsten mit verhältnismäßig weichen Borsten. Die "Borsten" können im allgemeinen aus Stahl, Nylon, Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder faserverstärkten Polymerisaten bestehen. Die Wirksamkeit der Borsten hängt von ihrem Werkstoff, ihrer Steifigkeit, ihrem Durchmesser, der zur Einwirkung gebrachten Belastung und vom Arbeitswinkel ab. Polymere Materialien sind auch dann,wenn sie mit Pasern verstärkt sind, weicher und haben einen niedrigeren Biegemodul als Stahl. Die Steifigkeit von Polymerborsten kann durch Vergrößerung ihres Durchmessers so gesteigert werden, daß sie mit derjenigen der Stahlborsten, die sie ersetzen, vergleichbar ist. Die Kunststoffborsten vermögen dann starken Anwuchs zu entfernen. Die geringere Härte des Kunststoffs und die Fähigkeit der eingearbeiteten Pasern zur Peinpolitur stellen jedoch sicher, daß die Oberflächen nicht beschädigt werden. Dies ist mit den üblichen Stahlborsten nicht erreichbar. Der Schiffskörper wird somit vom Bewuchs befreit. Gleichzeitig wird ein guter glänzender Oberflächenfilm erzielt. Geeignete Werte der Parameter können in Abhängigkeit von der Zusammensetzung und Härte der verwendeten Wachsmasse gewählt werden. Als Glättvorrichtungen eignen sich auch FiIzkiaaen, Beutel aus Schafswolle oder ein synthetisches Material mit milder Scheuerwirkung vom "Scotchbrite"-Typ.

Die rotierenden Bürsten können mit einer Geschwindigkeit von 5 cm bis 5 m/Sekunde über die wachsbeschichtete Oberfläche geführt werden.

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Die in Präge kommenden Wachse haben eine Penetrationszahl von 1 bis 60 mm χ 10, bestimmt gemäß ASTM D1321, und bei diesen Wachsen wird die Glättvorrichtung vorzugsweise auf die Oberfläche unter einem Druck von 0,007 bis 7 Bar zur Einwirkung gebracht. Bei Kiesen werden niedrigere Drücke und bei Bürsten höhere Drücke bevorzugt.

Es ist eines der Ziele der Glättmethoden gemäß der Erfindung, der Oberfläche hohen Glanz zu verleihen und nicht lediglich erhöhte Stellen zu entfernen und Vertiefungen auszufüllen. Wie bereits erwähnt, wird hoher Glanz am besten durch plastisches Fließen und Deformierr.ns i-ni ni^ht durch erneutes Schmelzen sowie durch die richtige Wahl der .Temperatur des Mediums und/oder des Auflagedrucks der mechanischen Glättvorrichtung erreicht. Der Grad des Oberflächenglanzes kann mit einem Glanzmesser, z.B. dem "Sixty Degree Specular Gloss Meter", der von Sheen Instruments Limited, Richmond, Surrey, England, geliefert wird, gemessen werden. Vorzugsweise hat die Wacbsoberfläche einen Glanz von wenigstens 50$.

Die verschiedensten Wachse können verwendet werden, jedoch werden Wachse mit einem Schmelzpunkt von 45° bis 120⁰C und einer Fenetrationszahl von 1 χ 60 mm χ 10 (ASTM D1321) bevorzugt. Geeignet sind die Mineralwachse, z.B. Paraffinwachs, chloriertes Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Gatsch, Ozokerit und Ceresin, pflanzliche und tierische Wachse, z.B. Carnaubawachs, und synthetische Wachse, z.B. Fiscber-Tropsch-Wachs. Sowohl oxydierte als auch nicht oxydierte Wachse können verwendet werden. Um die physikalischen Eigenschaften, insbesondere den Glanz zu optimieren, können Gemische von zwei und mehr Wachstypen verwendet werden. Beispielsweise kann das Wachs 1 bis 20 Gew.-# (bezogen auf das Wachs) eines Alkyd- oder Schellackharzes enthalten, das zur Ausbildung eines hohen Oberflächenglanzes des

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Überzuges beiträgt. Als Alternative kann die gleiche Menge Polyäthylen oder Polyvinylacetat zu diesem Zweck verwendet werden.

Wie bereits erwähnt, eignet sich das Glättungsverfahrcn gemäß der Erfindung besonders gut für V/ach süb er züge, die durch Spritzauftrag von geschmolzenem Wachs auf die Oberfläche gebildet werden, wie beispielsweise in der britischen Patentanmeldung 50 523/73 der Anmelderin beschrieben.

Biozide oder Giftstoffe können in das Wachs eingearbeitet

werden, wie in der DT-PS (Patentanmeldung

vom gleichen Tage entsprechend den britischen Patentanmeldungen 11 186/74 und 11 187/74) und in der britischen Patentanmeldung 25085/74 der Anmelderin beschrieben.

Die Erfindung umfaßt Oberflächen, die für den Unterwassereinsatz vorgesehen und mit einem in der beschriebenen Weise geglätteten Wachsüberzug versehen sind. Als Oberflächen kommen Schiffskörper, feststehende Unterwasserbauten oder bewegliche Unterwaaserflachen, z.B. die Stützen von Offshore-Bohrinseln und -Produktionsplattformen in Frage.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Ein Wachsfilm wurde durch Spritzauftrag von geschmolzenem Paraffinwachs (Schmelzpunkt 60° bis 62⁰C) auf einer Flußstahlplatte gebildet. Der Überzug hatte zunächst eine Nenndicke von 250 um, war jedoch sehr rauh, d.h. die durchschnittliche Rauhigkeit lag über 200 um in der Mittellinie. Ein Wasserstrahl von 55⁰C wurde unter einem Druck von 123 atü auf die Wachsfläche in einem Winkel von 20 bis 30° zur Oberfläche gerichtet.

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Wenn die Düse einen Abstand von 1 m von der Oberfläche hatte, fand keine Glättung statt. Bei einem Abstand von 30 cm von der Oberfläche fand ein gewisses plastisches Fließen statt, und ein gewisser Glättungsgrad wurde erreicht. Bei einem Abstand von 10 cm von der Oberfläche fand eine erhebliche plastische Verformung statt, und eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 10 um im Durchschnitt in der Mittellinie wurde erreicht.

Wenn der Druck auf 210 atü erhöht wurde, wurde der gleiche Glättungsgrad bei einem Abstand von 20 cm von der Oberfläche erreicht.

Beispiel 2

Wachsfilme wurden .durch Spritzauftrag verschiedener Gemische von geschmolzenem Wachs auf Flußstahlplatten gebildet. Die Filme haften eine durchschnittliche Nenndicke von 150 um, waren jedoch rauh und hatten keine glänzende Oberfläche. Die Wachsfilme wurden dann mechanisch unter Verwendung eines Polierkisseno aus Lammwolle von 12,5 cm Durchmesser, das mit 2000 UpM rotierte und einen Vorschub von 5 cm/Sekunde hatte, poliert. Die folgenden Ergebnisse wurden bei einem auf die Poliervorrichtung ausgeübten Druck von 0,021 kg/cm erhalten

Die Ergebnisse zeigen, daß alle polierten Überzüge sehr glatt waren, und daß die Überzüge, die Carnaubawacha oder oxydiertes mikrokristallines Wachs enthielten, außerdem einen erheblichen Glanz aufwiesen.

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Mischung Nr.

Zusammensetzung

Paraffin- Carnauba- Oxydiertes wachs wachs Mikrowachs (Schmelzp, (Schmelzp. (Schmelzp. 60/62⁰O), 78/80⁰C), 88/93⁰C), Gew. -j» Gew.-# Gew. -j»

Glätte

yum Durchschnitt

'in der Mittellinie

Glanz*

CXI O CD OO CO CO

O OO -Jl CO

1 2 3 4 5 6 7

100

90 80 90 60

100

10 40

100 10 20

< 1

< 1

< 1

< 1

< 1

< 1

< 1

29

74 69 45 52 52 77

♦Gemessen mit dem 60 -Spiegelglanzmesser der Sheen Instruments Ltd.

Claims (12)

1. Patentanspruch e

   Verfahren zum Beschichten von Oberflächen,_die für den Einsatz unter V/asser vorgesehen sind, mit Wachs, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Wachsschicht auf die Oberfläche aufbringt und die Oberfläche mit einem Medium und/oder mechanisch vorzugsweise unter Bedingungen glättet, unter denen plastisches Fließen und Verformen des Überzuges eintritt, ohne daß der Hauptkörper des Wachses wieder geschmolzen wird.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Medium eine Flüssigkeit verwendet, die allein bei ι
   setzt wird.

   allein bei einer Temperatur von 20° bis 11O⁰O einge-
3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Medium Wasser verwendet, das unter einem Druck von 35 bis 420 Bar aus einem Abstand von 1 cm bis 1 m von der Oberfläche zur Einwirkung gebracht wird.
4. 4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gas bei einer Temperatur von 100° bis 500 C in Kombination mit mechanischem Glätten verwendet.
5. 5) Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Medium Luft verwendet, die man aus einem Abstand von 1 cm bis 1 m auf die Oberfläche richtet.
6. 6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Medium mit einem Winkel von 5 bis 45° auf die Wachsoberfläche richtet.

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7. 7) Verfahren nach Anspruch 1, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als mechanische Glättvorrichtung eine rotierende Vorrichtung verwendet, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 30 bis '3OOO m/Min., vorzugsweise j500 bis I500 m/Min, arbeitet.
8. 8) Verfahren nach Anspruch 1, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß' man die mechanische Glättvorrichtung unter einem Druck von 0,007 bis 7 Bar auf die Oberfläche einwirken läßt.
9. 9) Verfahren nach Anspruch 1 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die mechanische Glättvorrichtung mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 cm bis 5 m/Sek. über die Oberfläche führt.
10. 10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekenn-

    zeichnet, daß man Wachse mit einem Schmelzpunkt von

    45 bis 120⁰C und einer Penetration von 1 bis

    60 mm χ 10, gemessen gemäß ASTM D 1321, verwendet.
11. 11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekenn-. zeichnet, daß man Wachse verwendet, die 1 bis 20

    Gew.-# (bezogen auf das Gewicht des Wachses) Alkydharz oder Schellackharz, Polyäthylen oder Polyvinylacetat enthalten. ^;
12. 12) Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wachsoberfläche auf einen Glanz von wenigstens 50$ glättet.

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