DE2510419B2 - Verfahren zum beschichten von fuer unterwassereinsatz vorgesehenen oberflaechen mit wachs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Schiffsboden und Unterwasserbauten zur sicn.

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

Es gibt 2 Arten von Oberflächenrauhigkeit: die Eigenrauhigkeit und die Fremdrauhigkeit. Die Eigenrauhiskeit der Oberfläche hängt vom Zustand des ία 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 Fremdrauhigkeit wird durch Anwuchs verursacht. Dies 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 Glycoproteinfilm. Dieser Film ist als Substrat für Bakterien wirksam, die sich mit Hilfe von sauren Polysacchariden anheften. Kiesclalgen und stielige Protozoen heften sich an und wachsen, nachdem der Bakterienrasen sich gebildet hat. Nach längerer Zeit unter Wasser sind 2 andere Haupttypen von Bewuchs festzustellen: Die erste Klasse besteht aus dem Algenbewuchs, der im allge- ;io meinen als Meerespflanzenbewuchs bezeichnet wird Als Beispiele solcher Meerespflanzen sind die Spezies Enteromorpha und Ectocarpus zu nennen. Die zweite Klasse besteht aus den Hartschalenüeren, z. B. Balaniden, Meereichel, Seepocke, Entenmuschel und Rankenfußkrebs.

Die kombinierte Oberflächenrauhigkeit dieser Typen und die Größe der Hemmung und des Widerstands, die sie hervorruft, ist eine Ursache eines erheblichen Aufwands 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 Pfund Sterling pro Jahr errechnen.

Die Eigenrauhigkeit der Oberfläche kann durch geschickte und sorgfällige 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 Antibewuchsfarbe als Deckschicht aufgebracht. Diese Farbe enthält Giftstoffe, z. B. Kupfer-(I)-oxyd, die langsam ausgelaugt werden. Der Auslaugungsprozeß kann nicht gleichmäßig 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 Antibewuchsanstrichc eine elektrisch polarisierte Oberfläche, die mit dem Alter rauh wird und die Bildung des oben genannten primären Films begünstigt. Solange genügend Toxinr M\eegeben werden, wird das

Bakterienwachstum 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 erreich* werden. Da jedoch auf Grund der porösen Natur des Anstrichs die Wurzeln des Bewuchses nicht entfernt werden, ist die Verbesserung nur vorübergehend.

Der Schiffseigner sieht sich somit dem Problem gegenüber, kurce 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 britische Patentschrift 13 36 103 ein Verfahren, bei dem ein Schiffskörper nach dem Stapellauf mit einem Wachsüberzug vorübergehend geschützt wird. Die britische Patentanmeldung 50 525/73 der Anmelderin beschreibt ein Verfahren, bei dem Oberflächen, die während des Betriebs unter Wasser bleiben sollen, gegen Bewuchs 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 eir.^m glättenden Werkzeug wenigstens teilweise wieder geschmolzen wird.

Praktische Erfahrungen mit Wachsüberzügen auf Öltankern und Versuchsergebnisse, die mit Testplattcn, die in Seewasser getaucht wurden, und in Laboratoriumsversuchen erhalten wurden, bestätigten die durch Wachsüberzüge gegebenen Möglichkeiten, brachten jedoch 2 wichtige Faktoren zum Vorschein:

1. Die Glätte der Wachsoberfläche ist wichtig für die Verminderung des Widerstands 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 Überzugs eintritt, ohne daß der Hauptkörper des Wachses wieder geschmolzen wird.

Als Medium eignet sich bei Verwendung in Kombination mit mechanischem Glätten ein Gas. insbesondere Luft, oder bei alleiniger Verwendung eine Flüssigkeit, z. B. heißes Wasser. Das Medium kann als Strahl auf die Oberfläche gerichtet werden. Dies geschieht vorzugsweise im spitzen Winkel zur Oberfläche, um das Fließen und die Deformierung zu begünstigen. Der Winkel 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 110° C beträgt. Da die für die Zwecke der Erfndung in Frage kommenden

ίο 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 Wärmeis menge, 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 mecha-

^a5 nischem 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 Vorrichtung mit der Oberfläche entsteht, zur Einwirkung. In der Praxis erwiesen sich rotierende Glättvorrichtungen mit Umfangsgesehwindigkeiten zwischen 130 und 3000 m/min, insbeson dere 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 Poliergeschwindigkeit von 400 m/min ergibt. Als Glättvorrichtungen eignen sich 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 Fasern 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 Fälligkeit der eingearbeiteten Fasern zur Feinpolitur stellen jedoch sicher, daß die Oberflächen nicht beschädigt werden. Dies ist mit den üblichen Stahlborsten nicht erreichbar. Der

⁶S Schiff>körper 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 Filzkissen, Beutel aus Schafswolle oder ein synthetisches Material mit milder Scheuerwirkung.

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

Die in Frage kommenden Wachse haben eine Penetrationszahl von 1 bis 60 ■ 10 mm, bestimmt gemäß ASTM D 1321, und bei diesen Wachsen wird die Glättvorrichtung vorzugsweise auf die Oberfläche unter einem Druck von 0,007 bis 7 bar zur Einwirkung gebracht. Bei Kissen 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 Deformierung und nicht 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 Wachsoberfläche einen Glanz von wenigstens 50%.

Die verschiedensten Wachse können verwendet werden, jedoch werden Wachse mit einem Schmelzpunkt von 45 bis 120° C und einer Penetrationszahl von 1 -60- 10 mm (ASTM D 1321) 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. Fischer-Tropsch-Wachs. Sowohl oxydierte als auch nicht oxydierte Wachse können verwendet werden. Um die physikalischen Eigen- *° schäften, insbesondere den Glanz zu optimieren, können Gemische von 2 und mehr Wachstypen verwendet werden. Beispielsweise kann das Wachs 1 bis 20 Gewichtsprozent (bezogen auf das Wachs) eines Alkyd- oder Sdiellackharzes enthalten, das zur Ausbildung eines hohen Oberflächenglanzes des Überzugs beiträgt. Als Alternative kann die gleiche Menge Polyäthylen oder Polyvinylacetat zu diesem Zweck verwendet werden.

Wie bereits erwähnt, eignet sich das Glättungsverfahren gemäß der Erfindung besonders gut für Wachsüberzüge, die durch Spritzauftrag von geschmolzenem Wachs auf die Oberfläche gebildet werden, wie beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 23 59 834 beschrieben.

Biozide oder Giftstoffe können in das Wachs eingearbeitet werden, wie in der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung 25 10 418.1-45) 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 Unterwasserflächen. ,.. B. die Stützen von Offshore-Bohrinscln und -Produktionsplattformen in Frage.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Ein Wachsfilm wurde durch Spritzauftrag von geschmohenem Paraffinwachs (Schmelzpunkt 60 bis 62- C) auf einer Flußstahlplatfi gebildet. Der Über zug hatte zunächst eine Nenndicke von 250 /<m, war jedoch sehr rauh, d. h. die durchschnittliche Rauhigkeit lag über 200 «m in der Mittellinie. Ein Wasserstrahl von 55° C wurde unter einem Druck von ] 25 bar auf die Wachsfläche in einem Winkel von 20 bis 30° zur Oberfläche gerichtet.

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 213 bar 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 hatten eine durchschnittliche Nenndicke von 150 /im, waren jedoch rauh und hatten keine glänzende Oberfläche. Die Wachsfilme wurden dann mechanisch unter Verwendung eines Polierkissens aus Lammwolle von 12.5 cm Durchmesser, das mit 2000 UpM rotierte und einen Vorschub von 5 cm/scc hatte, poliert. Die folgenden Ergebnisse wurden bei einem auf die Poliervorrichtung ausgeübten Druck von 0,02 bar erhalten.

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

Tabelle

Mischung Zusammensetzung Oxydier- Glätte Glanz¹) Nr. Paraffin- Carnau- tcs Mi- Durch- "'„

wachs bawachs krowachs schnitt (Schmelz- (Schmelz- (Schmelz- in der punkt punkt punkt Mittel-60/62⁰C) 70/80°C) 88/93"C) linie Gewichts- Gewichts- Gewichtsprozent Prozent prozcnt

55

1	100	_	<	29
2	—	100		74
3	_-		100 <	69
4	90	—	10 <	45
5	80	—	20 <	52
6	90	10	<	52
7	60	40	— <	77

65 ') Gemessen mit dem 60 -Spicpelplanzmesscr der Shcen Instruments Ltd.

Claims (12)

Verminderung der Oberflächenrauhigkeit und Korro- Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten von Oberflächen, die für den Einsatz unter Wasser 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 Überzugs eintritt, ohne daß der Hauptkörper des Wachses wieder geschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Medium eine Flüssigkeit verwendet, die allein bei einer Temperatur von 20 bis 110° C eingesetzt wird.

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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gas bei einer Temoeraiur von 100 bis 500 C in Kombination mit mechanischem Glätten verwendet.

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. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Medium mit einem Winkel von 5 bis 45° auf die Wachsoberfläche richtet.

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 3000 nvmin, vorzugsweise 300 bis 1500 m/min arbeitet.

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. Verfahren nach Anspruch 1 und 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die mechanische Glättvorrichtung mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 5 cm/sec bis 5 m/sec über die Oberfläche führt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Wachse mit einem Schmelzpunkt von 45 bis 120° C und einer Penetration von 1 bis 60-10 mm, gemessen gemäß ASTM D 1321, verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Wachse verwendet, die 1 bis 20 Gewichtsprozent (bezogen auf das Gewicht des Wachses) Alkydharz oder Schellackharz, Polyäthylen oder Polyvinylacetat enthalten.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wachsoberfläche auf einen Glanz von wenigstens 50% glättet.