NO177991B - Koposittmateriale for bekjempelse av tilgroing i sjövann, samt fremgangsmåte for å frembringe en overflate av slikt materiale - Google Patents

Abstract

En i det vesentlige kontinuerlig kopperholdig overflate (7) for bekjempelse av tilgroing i sjøvann, er utformet på en konstruksjon () ved å feste til denne et komposittmateriale omfattende et flertall strimler av kopper (1) (eller kopperlegering) montert side ved side på en understøttelse (2). Kompositt-materialet kan klebes på konstruksjonen, eller det kan for eksempel bli påført konstruksjonen over et lag av uherdet neopren (4), som senere herdes.

Description

Denne oppfinnelsen angår bekjempelse av tilgfoing i sjøvann, og mer spesielt et komposittmateriale som egner seg som belegg på konstruksjoner i sjøvann for å frembringe en motstand mot tilgroing.

Det har vært kjent i mange år at metallisk kopper og kopper/nikkel-legeringer har egenskaper som motvirker tilgroing. I praksis har det imidlertid ofte vært vanskelig å frembringe kopper- eller kopper-legerings-overflater på konstruksjoner i sjøen på en slik måte og i slik form at man kan utnytte disse anti-tilgroingsegenskaper. Et problem er, at på stålkonstruksjoner i sjøen, må man unngå direkte elektrisk kontakt mellom kopper og stål, da man ellers ville miste anti-tilgroingseffekten. Dette har ikke alltid vært lett å oppnå på en pålitelig måte.

Norsk patent nr. 151697 omtaler et anti-tilgroingsmateriale som omfatter et bærer-materiale (slik som en epoksy-harpiks) som har innleiret i seg et nett av kopper eller en kopperlegering. Nettet er delvis blottlagt på bærerens ytre overflate for å tilveiebringe små kopperområder med avstand imellom. DE-A 2411620 beskriver et arrangement for bekjempelse av tilgroing, hvor bånd eller strimler av kopper (eller en legering) er tilveiebrakt på en overflate av en artikkel, og hvor båndene er anbrakt med avstand imellom, slik at de bare dekker en del av overflaten. I EP-A-145802 er anti-begroings-brikker av metall festet på en strukturs metalloverflate ved bruk av en elektrisk isolator, idet brikkene er anbrakt uten å berøre hverandre, slik at hele overflaten av strukturen ikke er belagt.

Svært ofte er det ønskelig, ikke bare å gi konstruksjonene i sjøen egenskaper som motvirker tilgroing,

men også å beskytte dem fysisk mot korrosjon. Man har funnet at syntetiske materialer så som polykloroprener (for eksempel neopren) og lignende gir meget effektive beskyttelsesbelegg på konstruksjonsdeler i et sjømiljø. Konvensjonelt blir neoprenbelegg påført konstruksjoner i sjøen ved en fabrikk eller lignende før neddykning. Konstruksjonselementene som skal belegges, blir først sandblåst med stålsand til en høy

overflatestandard, og belagt med et bindemiddel for å hjelpe festing av neopren på stålsubstratet. De blir så anbrakt på en horisontal dreiebenk som roterer røret. En påførings-stasjon beveger seg aksielt langs røret, slik at (uherdet) neopren blir påført i spiralform rundt røret til å danne et totalt overflatebelegg. Når bare et antikorrosjonsbelegg er nødvendig, blir dette neoprenlaget videre viklet i et nylonbånd eller lignende utvendig lag, og komposittenheten blir plassert i et trykk-kammer og vulkanisert ved bruk av høyt trykk og dampvarme. Vulkaniseringsprosessen herder neoprenet, som danner en sterk forbindelse med stålsubstratet, og er meget holdbart i sjøvann. Et lignende resultat kan oppnås ved bruk av en hånd-oppleggsteknikk med kalandrerte plater av uherdet neopren, og lokalisert oppvarmings- og herdeteknikker.

En utvidelse av denne fremgangsmåten er utvidet til å frembringe et anti-tilgroingsbelegg ved å plassere en plate av kopper eller kopper/nikkel-legering rundt det uherdede neopren etter passende overflatebehandling og bruk av bindemidler. Nylonbånd-viklingen blir påført over utsiden av platen, og enheten blir vulkanisert på vanlig måte. Platen av kopper eller kopper/nikkel blir i alminnelighet utført ved valsing for å passe til rørets kurvatur før installasjon, og må kappes nøyaktig til riktig størrelse. Begge disse

forberedelsesprosessene er tidkrevende og arbeidsintensive.

Forsøk på å forenkle denne prosessen ved bruk av en kontinuerlig lengde av kopper eller kopper/nikkel-legering som vikles på røret i en kontinuerlig spiral, er beskrevet i europeisk spesifikasjon nr. 0188357A. I praksis oppstår det imidlertid et antall problemer som gjør denne prosessen utilfredsstillende. Spesielt er det varierende varmeutvidelseskonstanter for kopper og stål, og selve neopren-belegget trekker seg sammen ved herding, slik at det oppstår bulking av den spiralviklede kopperoverflate, med lokalt tap av tilgroings-beskyttelse og en rynket overflate.

Man har nå funnet at dette problem kan overkommes ved bruk av et anti-tilgroingsmateriale, som istedenfor å være en kontinuerlig lengde av kopper, er utført av et antall forholdsvis små kopper- (eller kopperlegering) strimler eller småplater som legges ved siden av hverandre slik at det er plass når volumetriske endringer ved små relative bevegelser av tilstøtende strimler, uten at det oppstår bulking.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det frembrakt et komposittmateriale for bekjempelse av tilgroing i sjøvann, for påføring av konstruksjoner i sjøvann for å gi dem en overflate som motvirker tilgroing. Komposittmaterialet omfatter kopper eller kopper/nikkel-legering for å danne den nevnte overflate, samt et substrat, hvor kopper eller kopper/nikkel-legeringen er i form av et antall strimler montert side ved side på substratet som er en understøttelse for strimlene. Kompositt-materialet kjennetegnes særskilt ved at strimlene enten (a) . er anbrakt med klaring mellom sideliggende strimler, hvilken klaring har forinnstilt bredde for å matche den volumetriske sammentrekning for en buet, uherdet neopren-eller lignende overflate som komposittmaterialet kan påføres på, ved herding av neoprenet, hvorved den volumetriske sammentrekningen av neoprenet bevirker at sideliggende strimler støter mot hverandre langs strimmellengden og danner en i det vesentlige kontinuerlig kopper- eller kopperlegerings-overflate;

eller

(b) er utformet med skrå kanter sett i et snitt vinkelrett på

en strimmels lengdeakse, med samme skråretning for begge kanter, og er anbrakt tilliggende hverandre langs strimmellengdene, hvorved tilliggende anbrakte strimler vil være glidbare i noe overlappende forhold til hverandre under volumetrisk sammentrekning ved herding av en uherdet neopren-overflate som komposittmaterialet kan være påført, for sikring av en vesentlig kontinuerlig kopper- eller kopperlegerings-overflate.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte for å frembringe en i det vesentlige kontinuerlig, kopperholdig overflate for motvirkning av tilgroing på en konstruksjon i sjøvann. Denne fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen defineres

nøyaktig i det vedføyde patentkrav 6.

Ytterligere fordeler ved oppfinnelsen oppnås ved utførelser ifølge de vedføyde uselvstendige patentkravene 2-5, 7 og 8.

I komposittene ifølge oppfinnelsen, blir de individuelle kopper- (eller kopperlegering-) strimler eller små plater holdt sammen av en understøttelse. Understøttelsen kan for eksempel være et gitter eller nett, som dekker i det vesentlige hele kopperoverflaten, eller den kan være en eller flere understøttelses-strimler som for eksempel løper i rette vinkler med kobberstrimlenes hovedakse. Klakkingen eller understøttelsesmatrialet kan være enten ikke-metallisk, for eksempel et polyester eller lignende plastgitter, eller metallisk, for eksempel kompatibelt kobber. Under-støttelseskontruksjonen er fortrinnsvis en generelt åpen konstruksjon for å gi festemediet direkte tilgang til en stor del av undersiden på kopperoverflate-elementene, slik at det gir direkte festing mellom festemediet og kopperoverflate-elementene som brukes i komposittet.

Understøttelsen er normalt på undersiden av koppersidene, d.v.s slik at understøttelsesmatrialet i bruk blir liggende i sandwich-form mellom kopperet og den underliggende konstruksjon. Det er imidlertid også mulig å bruke midlertidig understøttelse, for eksempel polyesterbånd eller lignende, påført toppoverflåtene på kopperstrimlene. Den midlertidige understøttelse kan så fjernes etter at komposittmaterialet er festet til konstruksjonen. En fordel med denne fremgangsmåten er at hele underside-overflaten på kopperstrimlene er tilgjengelig for festing til neoprenlaget etter behov.

Strimlene eller platene av kopper som brukes i komposittene ifølge oppfinnelsen blir lagt i det vesentlige parallelt, oppadvendt, og holdt sammen ved understøttelsen. Platenes størrelse og form er ikke spesielt kritisk, men vil vanligvis bli valgt med tanke på den tiltenkte bruk. Vanligvis vil strimlene være utformet som et parallellogram for eksempel rektangelformet, med bredde fra omkring 10 til 70 mm, og tykkelse fra 0,5 til 1,5 mm. Andre former og størrelser kan brukes. Lengden av hver strimmel kan variere, men vil normalt være i området 70 mm til 300 mm.

Den viktigste (men ikke eneste) bruk av komposittene ifølge oppfinnelsen er i å frembringe en anti-tilgroingsoverflate på rørkonstruksjoner i sjøvann. I slike tilfeller vil komposittene bli påført på en av to hovedmåter. For det første kan et "teppe" legges rundt en lengde av rør, og gi en langsgående endeforbindelse. Dette "teppet" kan for eksempel omfatte et system av kopperstrimler på en understøttelse, mens bredden av teppet er lik omkretsen av det rør den skal legges rundt, og lengden av teppet er lik lengden av røret som skal dekkes. De individuelle kopperstrimlene vil normalt ligge i teppets lengderetning, og et teppe som måler 1 meter i bredde og 3 meter i lengde kan omfatte et system på omkring 20 x 20 rektangelformede strimler eller små plater av kopper (eller kopperlegering).

Alternativt, og mer vanlig, vil en lengde av kompositt-materialet bli viklet i spiralform rundt røret. I begge tilfelle er det et foretrukket trekk ved oppfinnelsen at hovedaksen for kopperstrimlene ligger parallelt med rørets lengdeakse. I tilfellet med spiralvikling betyr dette at lengdeaksene for de individuelle kopperstrimler vil ligge i en vinkel med komposittmaterialets lengdeakse, hvor vinkelen er i det vesentlige det samme som den tiltenkte spiralvinklings-vinkel.

Komposittene ifølge oppfinnelsen kan brukes med fordel på et antall måter. De anvendes over et uherdet beskyttelses-lag av neopren, på grunn av at de overvinner de problemene man har hatt i tidligere teknikk på grunn av termiske og volumetriske sammentrekninger som foregår under vulkaniseringsprosessen. I alminnelighet kan komposittene lages tilstrekkelig fleksible og bøyelige til å påføres direkte rundt neoprenlaget. Komposittlaget blir således tatt med i vulkaniseringsprosessen enten ved spiralvikling rundt det uherdede neoprenlaget eller ved enkelte plater eller "tepper" lagt rundt på samme måte som sigarettpapir. Nylonbånd vikles rundt de kombinerte komponenter, og hele enheten blir vulkanisert på normal måte. Komposittmaterialer som skal brukes på denne måten og som omfatter en metall-understøttelse, har et lite mellomrom på ca 1 mm mellom kopperelementene, slik at volumetriske sammentrekninger som foregår under herding tillater elementene å støte opp til sin nabo uten noen vesentlig overflateforstyrrelse, slik at det dannes et faktisk sammenhengende kopperlag. Et lignende resultat kan oppnås med eller uten et mellomrom mellom tilstøtende elementer, ved å gi kopperelementene en skrå kant eller annen egnet form, slik at strimlene ved herding kan gli i forhold til sine naboer for å gi det samme kontinuerlige kopperlag som nevnt ovenfor.

Når kompositt-materialet omfatter en ikke-metallisk understøttelse, skal understøttelsen fortrinnsvis være tilstrekkelig elastisk til at det skapes mellomrom i komposittoverflaten ved strekk når komposittmaterialet vikles på overflaten av uherdet neopren. Disse mellomrommene ville også lukke seg under herdeoperasjonen på samme måte som med metallunderstøttelsen som beskrevet ovenfor.

Man vil forstå at det er et meget viktig trekk ved oppfinnelsen at det brukes et antall kopperplater eller strimler istedenfor en enkelt stor plate eller bånd, slik at variasjoner (spesielt, men ikke bare, sammentrekninger under vulkanisering), kan absorberes uten noen vesentlig deformering av den totale kopperoverflate. Kopperstrimlene er konstruert til å ligge sammen i beleggskonstruksjonen slik at det dannes en i det vesentlig kontinuerlig anti-tilgroingsoverflate.

For å gi en bedre forståelse av oppfinnelsen, skål de forskjellige utforminger i det følgende forklares, bare gjennom illustrasjoner, under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et oppriss av baksiden på et første kompositt ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 viser et oppriss av baksiden på et annet kompositt ifølge oppfinnelsen; Fig. 3A viser et skjematisk grunnriss av en lengde av kompositt, spesielt for spiralvikling på et rør for bruk i en konstruksjon til sjøs; Fig. 3B viser et skjematisk oppriss av et konstruksjonsrør viklet med komposittmaterialet på figur 3A før vulkanisering; Fig. 4A viser et snitt på linjen B-B på figur 3A;

Fig. 4B viser et snitt i likhet med figur 3B, men

etter vulkanisering;

Fig. 5 er et delsnitt i likhet med figur 3A, men av et

annet kompositt, før vulkanisering;

Fig. 6 er et snitt som på figur 5, men etter vulkanisering; Fig. 7 er et oppriss av et rør belagt med et kompositt ifølge oppfinnelsen; Fig. 8 er et oppriss av et rør belagt med et annet

kompositt ifølge oppfinnelsen; og

Fig. 9 er et oppriss av baksiden på et annet kompositt ifølge oppfinnelsen.

På tegningene benyttes like tall til å betegne like

deler.

Det henvises først til figur 1 hvor det er vist et kompositt ifølge oppfinnelsen, bestående av et antall (bare fire er vist) kopperstrimler 1, som hver er forbundet med en understøttelse 2 i form av et nett eller gitter. Understøttelsen 2 holder kopperstrimlene i et generelt parallelt forhold, og med et lite mellomrom mellom dem. På figur 2 er anordningen lignende, unntatt at understøttelsen ikke er et gitter eller nett, men to adskilte stenger 3. På figur 2 er fire strimler 1 illustrert, men både på figurene 1 og 2 kunne komposittet være meget lengre, for eksempel 20 eller 40 eller flere kopperstrimler anordnet som illustrert i "stigeform". Figurene 3 og 4 illustrerer oppfinnelsen i forhold til spiralvikling på et konstruksjonsrør. Det henvises først til figur 3A, hvor det er vist en del av en lengde-kompositt ifølge oppfinnelsen bestående av et antall kopper- eller kopperlegering-strimler (eller små plater) 1, som ligger side ved side på et par langstrakte støttestenger 3. Istedenfor de illustrerte stengene kunne det like godt ha vært et gitter eller nett som vist på figur 1. I denne utførelsen er ikke de individuelle kopperstrimlene eksakt rektangelformede, men parallellogrammer med vinkel x lik omtrent 75 til 83°. Formålet med dette er å sikre at, når komposittmaterialet vikles rundt konstruksjonsrøret (figur 3B), vil den resulterende orientering av kopperstrimlene være parallell med rørets akse. Spiral-viklingsvinkelen vil normalt være mellom 7 og 15°, og komposittmaterialet er således laget med passende vinkel x i forhold til den tiltenkte viklingsvinkel. Det er et meget foretrukket, men ikke essensielt trekk ved oppfinnelsen å ha kopperstrimler 1 som strekker seg parallelt med konstruksjonsrørets akse. På denne måten vil strimlene bedre og lettere tilpasses kurvaturen av det underliggende røret.

Det skal bemerkes på figurene 3A og 3B at det er små mellomrom 6 mellom kantene på tilstøtende strimler 1. Alternativt kunne en elastisk understøttelse bli brukt istedenfor stengene 3, i hvilket tilfelle man ikke ville se noen mellomrom 6 på figur 3A. Mellomrommene 6 ville imidlertid (i denne utførelse av oppfinnelsen) bli sett på figur 3B på grunn av at spiralviklingen med hensikt ville bli utført under strekk for å skape mellomrom 6 mellom strimlene 1, Komposittmaterialet blir påført rørelementet 5, som fra før er dekket med neopren 5A på konvensjonell måte. Etter spiralvikling av kompositt-materialet over neoprenlaget, blir det belagte røret oppvarmet for å herde neoprenet, slik at det foregår en krymping av neoprenbelegget. Komposittmaterialet tar opp krympingen ved å lukke mellomrommene 6, slik at det i den ferdige artikkel er i det vesentlige kontinuerlige kopperoverflate.

Som man vil forstå, kan rør for bruk i konstruksjoner til sjøs variere i diameter. I alminnelighet vil spiralvikling av større rør bli utført med en lavere vinkel enn vikling av mindre rør. En annen faktor er imidlertid båndbredden (d.v.s. bredden av stykket av komposittmaterialet) og denne vil variere, avhengig av kravene.

Figurene 5 og 6 illustrerer bruken av et noe forskjellig komposittmateriale fra det på figurene 1 og 2. I kompositt-materialet brukt på figurene 5 og 6, er kopperstrimlene 1 i kontakt med hverandre. Disse tilstøtende sidekantene 8 er imidlertid skrånet. Figur 5 viser anordningen før vulkanisering. Røret 5 er påført et lag 4 av uherdet neopren, og understøttelsen 2 for kopperstrimlene er innlagt i neoprenlaget. Ved vulkanisering vil neoprenlaget krympe, og kopperstrimlene glir i forhold til hverandre på skråkantene 8 som illustrert, for å ta opp krympingen og opprettholde en kontinuerlig ubulket kopperoverflate.

Figur 7 illustrerer et konstruksjonsrør for bruk på sjøen, med en serie (tre er vist) av "kraver" 10, 11, 12 som er utformet ved å vikle et komposittmateriale ifølge oppfinnelsen rundt røret. Kraven 11 omfatter kopperstrimlene 1 på en understøttelse (ikke synlig). Komposittmaterialet er

plassert rundt røret, og enten festet ved et klebemiddel eller, hvis det er et neoprenlag til stede, det hele er vulkanisert.

Istedenfor å bruke en rekke "kraver" som vist på figur 7, kan røret bli beskyttet med et enkelt lag av komposittmateriale som vist på figur 8. Her er komposittmaterialet et flertall av kopperstrimler 1 på tvers av dets bredde og langs dets lengde, hvor den totale lengde av komposittmaterialet er lik lengden av rør som skal beskyttes.

På figur 1 til 4 har man illustrert langstrakte kompositter som ifølge oppfinnelsen er en kopperstrimmel brede. Lengden av komposittene kan imidlertid utføres i hvilken som helst bredde (og lengde) og kan ha kopperstrimlene anordnet side ved side eller i hvilken som helst utforming, forutsatt at det ønskede resultat oppnås når de benyttes, nemlig en i det vesentlig kontinuerlig, ubulket kopperoverflate.

Figur 9 viser en annen utførelse av et komposittmateriale ifølge oppfinnelsen, hvor kopperstrimlene er midlertidig festet sammen ved bruk av en eller flere lengder av polyesterbånd (14) som understøttelse på overflaten av strimlene som senere vil bli loddet. Etter festing av komposittmaterialet til konstruksjonen, blir båndet fjernet.

Claims (8)

1. Et komposittmateriale (1,2; 1,3) for bekjempelse av tilgroing i sjøvann, for påføring av konstruksjoner i sjøvann for å gi dem en overflate som motvirker tilgroing, hvilket komposittmateriale omfatter kopper eller kopper/nikkel-legering (1) for å danne den nevnte overflate, samt et substrat (2; 3), hvor kopper eller kopper/nikkel-legeringen er i form av et antall strimler (1) montert side ved side på substratet (2; 3) som er en understøttelse for strimlene (1), karakterisert ved at strimlene (1) enten (a) er anbrakt med klaring (6) mellom sideliggende strimler (1), hvilken klaring (6) har forinnstillt bredde for å matche den volumetriske sammentrekning for en buet, uherdet neopren- eller lignende overflate (5A) som komposittmaterialet kan påføres på, ved herding av neoprenet, hvorved den nevnte volumetriske sammentrekning av neoprenet bevirker at sideliggende strimler (1) støter mot hverandre langs strimmellengden og danner en i det vesentlige kontinuerlig kopper- eller kopperlegerings-overflate; eller (b) er utformet med skrå kanter (8) sett i et snitt vinkelrett på en strimmels lengdeakse (fig. 5), med samme skråretning for begge kanter (8), og er anbrakt tilliggende hverandre langs strimmellengdene, hvorved tilliggende anbrakte strimler (1) vil være glidbare i noe overlappende forhold til hverandre under volumetrisk sammentrekning ved herding av en uherdet neoprenoverflate (5A) som komposittmaterialet kan være påført, for sikring av en i det vesentlige kontinuerlig kopper- eller kopperlegerings-overflate.

2. Komposittmateriale ifølge krav 1, i form av langstrakte ark, karakterisert ved at strimlene (1) er montert i det vesentlige parallelt på understøttelsen (2; 3) og generelt på tvers av komposittmaterial-arkenes. lengde.

3. Komposittmateriale ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strimlene (1) er i det vesentlige parallellogram-formet.

4. Komposittmateriale ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at understøttelsen (2; 3) har struktur som et åpent gitter eller nett (2), eller som en eller flere støttedeler (3) som strekker seg i en vinkel med de nevnte strimlenes (1) hovedakse.

5. Komposittmateriale ifølge et av kravene 1 til 4, karakterisert ved at understøttelsen (2; 3) er elastisk, slik at den når komposittmaterialet påføres i alternativ (a) på en buet, uherdet neopren- eller lignende overflate (5A), vil strekke seg og danne de nevnte små mellomrom (6) mellom tilstøtende strimler (1).

6. Fremgangsmåte for å frembringe en i det vesentlige kontinuerlig, kopperholdig overflate for motvirkning av tilgroing på en konstruksjon i sjøvann, hvor et komposittmateriale (1,2; 1,3) påføres på konstruksjonen i form av et antall strimler (l) av kopper eller kopper/nikkel-legering som monteres side ved side på et substrat (2; 3) som er en understøttelse for strimlene (1), idet komposittmaterialet omfatter nevnte kopper eller kopper/nikkel-legering (1) samt substratet (2; 3), karakterisert ved at strimlene (1) enten (a) anbringes med klaring (6) mellom sideliggende strimler (1), idet klaringen (6) gis en på forhånd innstilt bredde for å matche den volumetriske sammentrekning for en buet, uherdet neopren- eller lignende overflate (5A) som komposittmaterialet kan påføres på, ved herding av neoprenet, hvorved den nevnte volumetriske sammentrekning av neoprenet bevirker at sideliggende strimler (1) støter mot hverandre langs strimmellengden og danner en i det vesentlige kontinuerlig kopper- eller kopperlegerings-overflate; eller (b) utformes med skrå kanter (8) sett i et snitt vinkelrett på en strimmels lengdeakse (fig. 5), med samme skråretning for begge kanter (8), og anbringes tilliggende hverandre langs strimmellengdene, hvorved tilliggende anbrakte strimler (1) vil være glidbare i noe overlappende forhold til hverandre under volumetrisk sammentrekning ved herding av en uherdet neoprenoverflate (5A) som komposittmaterialet kan være påført, for sikring av en i det vesentlige kontinuerlig kopper- eller kopperlegerings-overflate.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at komposittmaterialet påføres over et neoprenlag (5A).

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at komposittmaterialet festes til konstruksjonen ved klebning (12).