WO2013030199A1

WO2013030199A1 - Bahnförmige folie und wasserfahrzeug

Info

Publication number: WO2013030199A1
Application number: PCT/EP2012/066712
Authority: WO
Inventors: Michael SENS; Hartmut Schiefer
Original assignee: Ocean Ip Holding Ug
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-03-07
Also published as: DE102011053096A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bahnförmige Folie zur korrosionshemmenden Beschichtung einer Überwasser-Außenfläche eines Wasserfahrzeugs, mit einer Polymerschicht (12; 20), die zum Befestigen auf der metallischen Überwasser-Außenfläche eine Klebstoffschicht (16; 28) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Polymerschicht und/oder die Klebstoffschicht mit einer Metallisierung (14; 26) aus einem Metallisierungsmaterial so versehen ist, dass die Metallisierung, bezogen auf die Polymerschicht in einem unmetallisierten Zustand, eine erhöhte Sperr- und/oder Barrierewirkung gegenüber Wasser aufweist, und das Metallisierungsmaterial so gewählt ist, dass es, bezogen auf das Metall der metallischen Überwasser- Außenfläche, insbesondere Eisen, unedler und/oder in der elektrochemischen Spannungsreihe negativer ist.

Description

Bahnförmige Folie und Wasserfahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft eine bahnförmige Folie nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Wasserfahrzeug, welches zumindest teilflächig an seiner Überwasser-Außenfläche mit einer solchen bahnförmigen Folie beschichtet ist.

Als Alternative zu traditionellen, flüssig bzw. lackartig aufgetragenen Rost- bzw. Korrosionsschutzbeschichtungen ist es seit einiger Zeit aus dem Stand der Technik bekannt, im Überwasserbereich und zum Zweck des Korrosionsschutzes polymere Folien zu benutzen, welche mittels einer Klebstoffschicht auf entsprechend zu schützenden metallischen Außenflächen des Wasserfahrzeugs aufgebracht werden. Derartige, als gattungsbildend vorausgesetzte bahnförmige Folien, wie sie etwa von der Anmelderin als „9800 HT Offshore-Folie" in den Verkehr gebracht werden, bieten gegenüber Rostschutzlacken den Vorteil einfacher Aufbring- und insbesondere Dosierbarkeit, etwa betreffend das fehlende Erfordernis, aufwändige und umweltbelastende Sprühstationen einzurichten und vorzuhalten. Auch lässt sich eine traditionelle (Weich-) PVC-Folie, etwa durch ihre vorbestimmte Schichtdicke, im Hinblick auf ihre Eigenschaften und damit ihre Schutzwirkung wesentlich einfacher einrichten (und dann etwa zum Bekleben bzw. Verlegen in Rollenform bereitstellen), als flüssiges Korrosionsschutzmaterial. Letztendlich bieten gattungsgemäße, folien- bzw. bahnförmige Korrosionsschutzmaterialien den Vorteil, vergleichsweise einfach wieder entfernbar zu sein, nachdem, etwa durch Witterungs- bzw. UV-Einflüsse, das Polymermaterial der Polymerschicht porös und/oder spröde wird und so seine Schutzwirkung nicht mehr in der erforderlichen Weise erfüllen kann. Verglichen mit aus dem Stand der Technik bekanntem Schleifen od.dgl. Abtragsverfahren für Korrosionsschutzlacke bieten hier gattungsgemäße Folien den Vorteil, ggf. unter zusätzlichem Wärmeeinfluss abgezogen oder auf andere Weise mit geringem Aufwand und umweltfreundlich entfernt und entsorgt werden zu können.

Gleichwohl ist auch eine nutzbare Standzeit von derartigen, an Wasserfahrzeugen realisierten Korrosionsschutzschichten begrenzt. Nicht nur wird durch den kontinuierlichen Einfluss der UV-Strahlung die Polymerstruktur der Folie so verändert, dass die beabsichtigte Schutzwirkung nicht mehr besteht, insbesondere gelangt auch zunehmend Wasser durch die Folie hindurch zur unterliegenden, zu schützenden metallischen Überwasser-Außenfläche des Wasserfahrzeugs, entweder durch Diffusionseffekte durch das Polymermaterial hindurch, oder gar durch MikroÖffnungen oder Poren, welche sich durch UV-, Temperatur- oder andere Witterungseinflüsse zwangsläufig bilden. Da jedoch, zum effizienten Aufbringen derartiger Folien, zumindest Standzeiten erforderlich bzw. wünschenswert sind, welche typischen Werft- bzw. Reparaturzyklen der Wasserfahrzeuge entsprechen (so dass dann im Rahmen üblicher Werftliegezeiten bzw. Reparaturen gleichermaßen die Überwasser- Korrosionsschutzfolien ausgetauscht werden können), ist es wünschenswert, mehrjährige Wirksamkeit derartiger Beschichtungstechnologie zu erzielen. Zwar ist bereits die gattungsgemäße bahnförmige Folie in der Lage, über einen drei- bis fünfjährigen Werftzyklus Korrosion an der metallischen Oberfläche wirksam abzusenken, es besteht jedoch der Bedarf nach einer weiteren Verbesserung der Wirksamkeit dieser Technologie.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine bahnförmige Folie nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im Hinblick auf ihre korrosionshemmenden Eigenschaften zu verbessern, insbesondere für einen erhöhten Schutz unterliegender, mit einer solchen Folie beschichteter metallischer Überwasser-Außenflächen von Wasserfahrzeugen zu sorgen, dabei eine wirksame Standzeit und Betriebsdauer der Folie zu erhöhen, bevor Wasser korrosionsfördernd bis zur metallischen Überwasseraußenfläche gelangen kann, dabei eine solche Folie mit geringem Aufwand herstell- und verleg- bzw. befestigbar zu gestalten.

Die Aufgabe wird durch eine bahnförmige Folie mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Im Rahmen der Erfindung wird zusätzlich Schutz beansprucht für ein Wasserfahrzeug, welches mit einer erfindungsgemäßen bahnförmigen Folie beschichtet ist, und als zur Erfindung gehörig beansprucht gelten auch sämtliche Herstellungs- und Verlegeverfahren, welche aus der vorliegenden Erfindungsbeschreibung sowie den Ausführungsbeispielen ersichtlich sind und insoweit ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen bahnförmigen Folie und/oder ein Verfahren zum Verlegen bzw. Befestigen einer erfindungsgemäßen bahnförmigen Folie an einem Wasserfahrzeug betreffen.

In erfindungsgemäß vorteilhafter Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung in überraschend einfacher und synergistischer Weise das Realisieren eines doppelten Vorteils mit der erfindungsgemäßen Metallisierung: Zum einen bietet diese, durch ihre Sperr- bzw. Barrierewirkung insbesondere gegenüber durch die Polymerschicht eindringenden bzw. diffundierenden Wasser und Sauerstoff, eine effektive Sperrschicht, welche das Ein- bzw. Durchdringen von korrosionsträchtigem Wasser und Sauerstoff bis zur Metalloberfläche über einen langen Zeitraum wirksam verhindert oder zumindest mindert. Darüber hinaus steht mit dieser Metallisierung ein Vorrat an (relativ zum typischerweise für die Außenfläche des Wasserfahrzeugs genutztem Eisen) unedlerem Metall bereit, mit der vorteilhaften Wirkung, dass bei Korrosionsprozessen nunmehr im Sinne eines aktiven Korrosionsschutzes und in der Art einer opferanodischen Funktion zunächst das Metall der Metallisierung betroffen ist, bevor die (unerwünschte und zu verhindernde) Oxidierung der Überwasser-Außenfläche, mithin Rostbildung, eintritt.

Beide Effekte lassen sich, wie nachfolgend in Beispielen zu erläutern sein wird, durch das Aufbringen (oder Einbringen) der Metallisierung auf eine Vielzahl von Wegen ermöglichen, wobei hiermit dann die Voraussetzungen geschaffen sind, praktisch nutzbare Realisierungen der Erfindung an eine entsprechende Vielzahl von Einsatzbedingungen, Voraussetzungen der unterliegenden metallischen Außenfläche bzw. einer jeweiligen klimatischen Umgebung anzupassen. So ist es einerseits im Rahmen bevorzugter Realisierungsformen der Erfindung besonders günstig und bevorzugt, die Metallisierung auf oder in die Polymerschicht so einzubringen, dass diese oberflächenseitig, der Klebstoffschicht benachbart, vorgesehen ist. Insbesondere dann, wenn vorteilhaft die Klebstoffschicht über einen geeigneten, die beabsichtigte elektrochemische Wirkung fördernden Oberflächenwiderstand verfügt, lässt sich so die Metallisierung in günstige Wechselwirkung zum Metall (Eisen) der Überwasser-Außenfläche bringen; dagegen ist etwa eine durchgehende Additivierung mit Metallpulver oder Metalloxidpulver der Polymerschicht (etwa vollständiges Beimischen von pulverförmigem Zink od.dgl.) während einer Folienextrusion weniger bevorzugt, da dann diejenigen Metallkomponenten, die der Klebstoffschicht abgewandt vorhanden sind, weniger bis nicht zum vorteilhaften kathodischen Korrosionsschutz gemäß der Erfindung beitragen.

Gleichermaßen ist es vorteilhaft, die Metallisierung als separate bzw. gesonderte Metallschicht auf die betroffene, klebstoffschichtseitige Oberfläche der Polymerschicht aufzubringen, wobei hier, je nach beabsichtigter Schichtdicke, gewünschten Schichteigenschaften (etwa Porosität) und verwendetem Beschichtungsmetall geeignete Verfahren wie etwa Sputtern, CVD, PVD, Aufbringen leitfähiger (metallhaltiger) Lacke, Metallspritzen u.a. Anwendung finden.

Dabei ist es weiterbildungsgemäß im Rahmen der Erfindung günstig, durch geeignete Steuerung dieses Beschichtungsprozesses die Metallisierung so auszugestalten, dass diese (etwa durch entsprechend dünn gewählte Schichtdicke) eine gewisse Porosität aufweist, welche zwar einerseits das Eindringen von Wasser gemäß den vorbeschriebenen vorteilhaften erfindungsgemäßen Wirkungen verhindern bzw. verringern soll, andererseits jedoch etwa für den als Reaktionsprodukt einer (in Grenzen nicht verhinderbaren) Korrosion (Rostbildung) auf der Überwasser-Außenfläche entstehenden Wasserstoff durchlässig zu machen. Das Herstellen derartiger mikroporöser Strukturen, welche etwa, durch die Durchlässigkeit für H₂, das Entstehen nachteiliger Blasen zwischen der Folie und der Überwasser-Außenfläche verhindern, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt und werden hier sinngemäß vorteilhaft auf die Polymerschicht angewendet.

Zur erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Metallisierung bieten sich sämtliche Metalle bzw. Metallverbindungen an, welche in der notwendigen elektrochemischen Beziehung zum Material der Überwasser-Außenfläche des Wasserfahrzeugs (typischerweise Eisen) stehen; insoweit ist es lediglich notwendig, dass es zu der erfindungsgemäßen elektrochemischen Wechselwirkung im Sinne des aktiven kathodischen Korrosionsschutzes kommt. Damit eignen sich etwa neben Zink, Aluminium und Magnesium, mit den zugehörigen Legierungen und Verbindungen und weitere, elektrochemisch unedlere Stoffe gegenüber Eisen, wobei jedoch etwaige kunststoffchemische (bzw. kathalytische) Effekte zu berücksichtigen sind, da sichergestellt werden muss, dass das Metallisierungsmaterial keine nachteiligen Effekte auf das Polymermaterial der Polymerschicht ausübt. Die Polymerschicht selbst kann eine Vielzahl von Kunststoffen, ein- oder mehrlagig, aufweisen. Während es sich, aufgrund der günstigen Eignung dieses Werkstoff für eine einfache Verarbeitung, anbietet, PVC (insbesondere als Weich-PVC mit geeigneten Weichmachern) als Grundlage für die Realisierung der Polymerschicht heranzuziehen, sind prinzipiell Polyolefine, Polyamide, Blends dieser Werkstoffe_A Polyurethane, Fluorpoymere od.dgl. Werkstoffe günstig geeignet. Entsprechend üblichen und ansonsten bekannt vorauszusetzenden Vorgehensweisen werden diesen Werkstoffen dann UV- Hemmstoff es zugesetzt, ggf. ergänzend oder alternativ zur Einfärbung geeignete Farbpigmente.

Sämtliche der genannten polymeren Werkstoffe sind insbesondere auch günstig im Hinblick auf ihre Wassersperrwirkung, wobei entsprechend einer jeweiligen Polymer- Formulierung dann hier geeignete Ausgestaltungen getroffen werden können.

Insbesondere die erfindungsgemäß weiterbildende Möglichkeit, die Polymerschicht selbst mehrlagig, also in Form mehrerer, aus unterschiedlichen Kunststoffwerkstoffen bestehende Polymer-Teilschichten zu realisieren, erhöht die Flexibilität und die Leistungsfähigkeit des vorliegenden Systems deutlich: So ist es vorteilhaft und von der Erfindung umfasst, etwa eine erste Teilschicht der Polymerschicht geeignet zu metallisieren, etwa in Form der vorgeschriebenen Technologien mit Hilfe des Metallisierungsmaterials (etwa Pulvers) während oder nach dem Folienhersteilen. Ergänzend oder alternativ lässt sich eine solche Schicht, zum späteren Zusammenwirken mit der Klebstoffschicht, durch die vorbeschriebenen Prozesse oder auf andere Weise mit einer dünnen Schicht metallisieren, so dass insbesondere die erste Teilschicht im Hinblick auf ihre Metallisierung bzw. Metallisierbarkeit und das entsprechende Zusammenwirken mit der Klebstoffschicht optimierbar ist. Dagegen lässt sich eine zweite Teilschicht der Polymerschicht, welche etwa eine spätere äußerste Oberfläche der montierten bahnförmigen Folie ausbildet, im Hinblick auf ihre UV- Beständigkeit und Barriereeigenschaften, ihre leichte Reinigbarkeit od.dgl. optimieren. So ist es etwa im Rahmen bevorzugter Realisierungsformen der Erfindung günstig und bevorzugt, eine derartige, äußere (Oberflächen-) Polymerschicht mit Hilfe eines Silikonmaterials, alternativ mit Hilfe eines Fluorpolymermaterials (welches etwa hoch UV-beständig ist) zu realisieren, während dagegen eine unterliegende und dann etwa mit der Klebstoffschicht zusammenwirkende innere Polymerschicht (erste Teilschicht) mittels eines geeigneten, vergleichsweise kostengünstigen Kunststoffmaterials (PP, PE) vorgesehen und geeignet mit einer (weiter bevorzugt mikroporösen) Metallisierungsschicht versehen werden kann.

Durch diese polymere Mehrschicht-Technologie lässt sich damit die Anpassbarkeit an die verschiedensten Umgebungen und Einsatzbedingungen weiter erhöhen, nicht zuletzt als etwa mögliche verschiedene atmosphärische Umgebungen (Temperatur, Salzgehalt, Lichteinstrahlung usw.) für mögliche Einsatzzwecke verschieden sein können und eine entsprechend andere Ausgestaltung der äußeren Eigenschaften der Polymerschicht bedingen, ebenso wie die besondere Wahl eines jeweiligen Klebstoffes, einer Metallisierung (bzw. eines Metallisierungsmaterials) relativ zum Schiffsaufbau (Überwasser-Außenfläche mit Metall) die entsprechend innere Ausgestaltung dieser Polymerschicht beeinflussen kann.

Während es im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung günstig ist, die Klebstoffschicht aus einem ansonsten bekannten Acrylatkleber zu realisieren, bieten sich gleichwohl zahlreiche alternative Wege und Materialen an. So können etwa (synthetische) Kautschukkleber, Polysiloxankleber oder Kontaktkleber als Klebstoffe eingesetzt werden.

Vorteilhaft im Rahmen der Erfindung ist es zudem, das Metallisierungsmaterial dem Klebstoff so zuzugeben, dass die Klebstoffschicht selbst erfindungsgemäß metallisch additiviert ist, also etwa die erfindungsgemäße Sperr- und/oder galvanische Schutzwirkung erhält. Auch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, sowohl die Polymerschicht zu metallisieren, als auch die Klebstoffschicht, etwa im Fall einer notwendigen höheren Konzentration des Metallisierungsmaterials und/oder anderen jeweiligen Anforderungen einer besonderen Einsatzsituation. Bei all diesen Varianten ist es dabei bevorzugt, die Klebstoffschicht so auszugestalten, dass deren Oberflächenwiderstand elektrostatisch dissipativ ist und/oder im Bereich zwischen ca. 500 und ca. 20 000 Ω liegt.

In der physischen Ausgestaltung ist es im Rahmen der Erfindung bevorzugt, eine Gesamtdicke der bahnförmigen Folie von nicht mehr als 150 μιη, bevorzugt von nicht mehr als 1 10 μιτι bis 130 μιτι zu erreichen, wobei ja besonders bevorzugt die Polymerschicht selbst eine maximale Schichtdicke zwischen 60 μιτι und 150 μιη, bevorzugt einer Schichtdicke von 100 μιη, aufweist und/oder die Klebstoffschicht eine wirksame Schichtdicke (im geklebten, ggf. ausgehärteten Zustand) zwischen ca. 10 μιτι und ca. 30 μιτι aufweist. Eine derartige Ausgestaltung gestattet es dann vorteilhaft, dass an einem Einsatzort, etwa auf einem Aufbau eines Schiffes mit vorhandenen Vorsprüngen, Schweißnähten od.dgl. Oberflächenunebenheiten, sich die erfindungsgemäße bahnförmige Folie gleichwohl straff, blasenfrei und ohne mechanische Beeinträchtigungen aufziehen bzw. befestigen lässt.

Im Rahmen bevorzugter Weiterbildungen der Erfindung liegt es ferner, eine im montierten Zustand der bahnförmigen Folie äußere (außenliegende) Oberfläche durch entsprechende Ausgestaltung der Polymerschicht so zu strukturieren (d.h. mit einem regelmäßigen Muster mit Erhöhungen und Vertiefungen zu versehen, welche in der erfindungsgemäß vorteilhaft angegebenen Weise zueinander beispielsweise einen Periodenabstand zwischen ca. 5 μιτι und ca. 100 μιτι aufweisen), dass auf diese Weise eine geeignet gewählte, geschuppte oder auf andere Weise regelmäßig strukturierte Oberfläche entsteht, welche, etwa in Form des ansonsten bekannten Lotuseffektes, eine Reinigung vereinfacht, dergestalt, dass Schmutzpartikel bzw. Wasser oder andere Körper sich nur erschwert anheften können.

Einen besonderen Vorteil erhält eine so ausgestaltete Folie dadurch, dass diese prinzipiell dann auch zur Verwendung an einem Unterwasserbereich des Wasserfahrzeugs geeignet wäre; insoweit schließt die vorliegende Erfindung eine Verwendung der bahnförmigen Folie als Unterwasser-Korrosionsschutzfolie ebenso wenig aus (bzw. nimmt auf diese als zur Erfindung gehörig bezug) wie auf eine mögliche Eignung der weiterbildungsgemäß vorgenommenen Oberflächenstrukturierung zur Belagshemmung od.dgl. vorteilhafter Wirkung, eingeschlossen Verbesserung eines Unterwasser-Reibungswiderstands, im maritimen Betrieb.

Unabhängig vom Erfindungsgegenstand der bahnförmigen Folie wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung Schutz beansprucht für ein Wasserfahrzeug, welches auf seiner metallischen Außenfläche im Oberwasserbereich (alternativ und auch von der Erfindung umfasst: Im Unterwasserbereich) zumindest teilflächig mit der bahnförmigen Folie versehen ist. Ein derartiges Wasserfahrzeug besitzt dann, gegenüber traditionellen Korrosionsschutzbeschichtungen (wie etwa Rostschutzlacken) deutlich verbesserte Korrosionsschutzwirkungen, in Verbindung mit erleichterter Handhabung beim Anbringen bzw. Entfernen einer derartigen Beschichtung und deutlich erhöhter Wirksamkeits-Standzeit des so erworbenen Korrosionsschutzes.

Dabei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, wenn durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der bahnförmigen Folie nach einem der schutzbestimmenden Ansprüche in synergistischer Weise ein (bei Vorsehen der Folie dann unterliegender) traditioneller Rostschutz (etwa in Form eines Anstrichs) ganz oder teilweise entfallen kann, da ja, entsprechend dem vorstehend dargelegten erfinderischen Prinzip, in wesentlicher Weise Korrosionshemmung durch die erfindungsgemäße Folie bewirkt ist und zumindest große Teile traditionellen Rostschutzes dann unnötig werden.

Gerade der durch die erfindungsgemäße Metallisierung erreichte kathodische Korrosionsschutz erweist sich als ausgesprochen wirksam und leistungsfähig in der Abwehr von Korrosionseffekten, so dass, in der Weiterbildung der vorliegenden Erfindung, die Nutzung der erfindungsgemäßen Folie außerhalb des rein maritimen Kontext auch für weitergehende Korrosionsschutz-Beschichtungen in Betracht kommt (wobei etwa eine Nutzung im Zusammenhang mit dem Schutz von metallischen Außenflächen einer Bohrinsel od. gl. statischem Objekt im maritimen Bereich als Äquivalent zum „Wasserfahrzeug" gelten kann): So hat es sich in der praktischen Anwendung der Erfindung etwa als besonders günstig herausgestellt, die erfindungsgemäße bahnförmige Folie zum Korrosionsschutz von Stahlbeton- Außenflächen zu verwenden, bei welchen zwar keine rein metallische Außenfläche vorhanden ist, jedoch, eingebettet in einen Betonkörper bzw. unterhalb einer Betonoberfläche liegend, rostanfällige Stahlstrukturen in ansonsten bekannter Weise festigkeitsfördernd vorgesehen sind. Da durch poröse Betoneigenschaften auch diese Stahlbetonarmierungen langfristig der Korrosion unterliegen, eignet sich die vorliegende Erfindung auch zum Schutz derartiger nicht metallischer (gleichwohl mit metallischen Komponenten zusammenwirkender) Oberflächen gegen Korrosion dieser metallischen Komponenten, wobei besonders bevorzugt eine Verwendung im Bereich des Schutzes von Stahlbeton-Außenflächen in Betracht kommt. Insoweit gilt im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl eine Verwendung auf metallischen Oberflächen (wie etwa metallische Außenflächen im maritimen und nicht-maritimen Bereich) genauso als von der Erfindung umfasst, wie eine Verwendung der bahnförmigen Folie im Zusammenhang mit nicht-metallischen Außenflächen, welche gleichwohl Diffusionseintritte für unterliegende, korrosionsgefährdete Metalle anbieten.

Im Ergebnis ermöglicht es die vorliegende Erfindung damit, in überraschend einfacher, herstellungsgünstiger und leicht zu applizierender Weise, die korrosionshemmende Wirkung gattungsbildender bahnförmiger Folien deutlich zu verbessern, dabei die Vorteile der bahnförmigen Korrosionsschutztechnologie auch zusätzlichen Anwendungsgebieten zugänglich zu machen und, durch die erfindungsgemäße Metallisierung, in synergistischer Weise die damit gebotene Sperrwirkung und die kathodische Schutzwirkung zur Korrosionsminderung zu nutzen. Verschiedene Ausgestaltungen der Polymerschicht als Ein- oder Mehrlagenschicht, unter Wahl geeigneter Polymermaterialien, in Verbindung mit jeweils ausgewähltem Beschichtungsmodus für die Metallisierung (und einem jeweils geeignet gewählten Metall) bieten dabei die größtmögliche Flexibilität in der Anwendung und Anpassung auf die verschiedenen Anwendungssituationen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht durch die bahnförmige Folie gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer einlagigen Polymerschicht und

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht analog Fig. 1 zum Illustrieren einer bahnförmigen Folie einer zweiten Ausführungsform mit einer zweilagigen

Polymerschicht. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Minderung bzw. Hemmung von Korrosion an metallischen, typischerweise Eisen-Außenflächen eines Wasserfahrzeugs; dabei ist insbesondere das Umfeld in Gegenwart von Salz und Wasser korrosionsfördernd. Das -generell- in Gegenwart von Wasser (so genannte Sauerstoffkorrosion) entstehende Oxidationsprodukt (Rost) führt zur Freisetzung von Wasserstoff; da jedoch der Wasserstoff an der Korrosionsstelle zwischen der Bordwand und der Folie entsteht, muss zur Vermeidung nachteiliger Blasenwirkung eine Wasserstoffabfuhr erfolgen. Die vorliegende Erfindung löst in den nachfolgend zu beschreibenden Ausführungsbeispielen diese zusätzliche Problemstellung in eleganter und wirksamer Weise:

So zeigt die Fig. 1 als einfache Schemadarstellung eine Polymerschicht 10, bestehend aus einer Ι ΟΟμιτι starken PVC-Weich-Folie (PVC-S, K-Wert 75-70, Weichmacheranteil 35 Gewichtsprozent Mesamoll (Alkylsulfonsäureester des Phenols)). Oberseitig bildet diese Polymerschicht 10 eine freie Außenfläche 12 aus, welche im Betriebszustand dann den vorgesehenen Witterungsbedingungen, eingeschlossen UV-Einstrahlung, Wasserbeaufschlagung und dgl., ausgesetzt ist. Unterseitig ist die Polymerschicht 10 versehen mit einer Zinkbeschichtung 14 mit einer Dicke von 3μιη; diese Metallisierung ist durch ein ansonsten bekanntes Sputterverfahren aufgetragen. Wiederum auf die Metallisierung ist eine Klebstoffschicht 16 aufgebracht, welche einen Acrylatkleber aufweist, dem 8 Gewichtsprozent Zinkpulver beigefügt ist. Im applizierten Zustand bildet dieser Klebstoff eine Schichtdicke zwischen 12μιη und 15μιτι aus.

Mit der Klebstoffschicht 16 wird diese Folie auf einer Überwasser-Außenfläche eines Wasserfahrzeugs festgelegt, wobei diese Außenfläche vor dem Bekleben mechanisch gereinigt wurde. In besonders bevorzugter Weise ist diese metallische Außenfläche ohne sonstigen Rost- oder Korrosionsschutz, ggf., und zur Verstärkung der Schutzwirkung der Folie, kann ein Rostschutzauftrag vor dem Bekleben mit der Folie erfolgen, welcher jedoch weniger als 50%, bevorzugt weniger als 30%, einer für eine Außenfläche üblichen Rostschutzmenge aufweist. Dieses erste Ausführungsbeispiel der Fig. 1 macht sich, wie sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt hat, die Eigenschaften einer PVC-Folie zu Nutze, hohe chemische Beständigkeit und hohe UV-Beständigkeit aufzuweisen. Gleichzeitig bietet die Metallisierung 14 die doppelt-vorteilhafte Wirkung, einerseits als zusätzliche Barriere (Sperrschicht) für durch das Kunststoffmaterial 10 diffundierendes Wasser zu dienen, und gleichermaßen in der Art einer opferanodischen Wirkung, zu oxidieren, bevor das Bordwandmaterial der unterliegenden Eisen-Außenfläche angegriffen wird. Zusätzlich wird dieser Effekt verstärkt durch das der Klebstoffschicht 16 beigemengte Zinkpulver, welches gleichermaßen als Oxidationsreservoir zur Verfügung steht.

Zusätzlich vorteilhaft ist die so aufgebrachte dünne Metallisierung 14 mikroporös, d.h. wirksam zwar als Sperrschicht gegen (vergleichsweise große) Wassermoleküle, wohingegen H₂ als kleines Gasmolekül hindurchtreten und, durch die Folie 10 hindurch, zur Außenfläche diffundieren kann. Im Ergebnis würden daher selbst kleinere Roststellen (welche trotz der vorbeschriebenen Schutzmechanismen entstehen) sich nicht nachteilig zu Blasen entwickeln.

Während eine derartige mikroporöse Wirkung, wie beschrieben, durch das gewählte Beschichtungsverfahren bzw. die Schichtdicke bestimmt und beeinflusst werden kann, ist es als „mikroporös" im Rahmen der vorliegenden Erfindung gleichermaßen vorgesehen und bevorzugt, etwa durch geeignete Bemusterungen oder andere (Klein- )Strukturen eine derartige, teilpermeable Sperrwirkung zu erzielen. Derartige Metallisierungen (bzw. zugehörige Bemusterungen) sind ebenfalls als solche, etwa aus der Halbleitertechnik, bekannt.

Bereits dieses erste, einfache Ausführungsbeispiel mit einlagiger Polymerschicht, gleichwohl doppelter Metallisierung (nämlich als Beschichtung auf der Polymerschicht einerseits, und durch Eintrag von Metallpulver in den Klebstoff andererseits) erreicht überraschend starke Korrosionshemmung, in Verbindung mit leichter Verlegbarkeit der nur etwas mehr als 120μιτι starken Folie.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Fig. 2 verdeutlicht in der Weiterentwicklung des prinzipiellen Erfindungsgedankens und unter Nutzung einer zweilagigen Polymerschicht die Möglichkeit, verschiedene Kunststoffe entsprechend ihrer jeweiligen Möglichkeiten und Vorteile im Rahmen des Gesamtsystems einzusetzen: So besteht hier die Polymerschicht 20 als Mehrlagenschicht aus einer ersten, oberen Teilschicht 22 als PVC-Weich-Folie (Stärke δθμιτι, analog Beispiel der Fig. 1 ), wobei unterliegend, als Mittelschicht 24, der ersten Teilschicht eine Polypropylen-Folie als zweite Teilschicht zugeordnet ist, welcher Zink (alternativ: Zinkoxid) als Metallpulver während der Fertigung zugesetzt ist; zusätzlich wurde die PP-Folie 24 mit einem UV- Absorptionsmittel stabilisiert. Die untere Teilschicht 24 ist zusätzlich, und analog dem Beispiel der Fig. 1 , mit einer dünnen Zinkbeschichtung als Metallisierung (3μιη) 26 versehen, so dass die gesamte Polymerschicht lediglich in ihrem mittleren Bereich (nämlich im Bereich der Teilfolie 24 sowie der daran bodenseitig ansetzende Beschichtung 26) die Metallisierung aufweist. An diese schließt sich bodenseitig wiederum eine Klebstoffschicht 28 an, wobei diese, wiederum exemplarisch realisiert aus einem Acrylatkleber (alternativ: Kautschukklebstoff) im Gegensatz zur Klebstoffschicht 16 des ersten Ausführungsbeispiels selbst keine Beimengung eines Metallisierungsmaterials aufweist.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ermöglicht nunmehr vorteilhaft das Erreichen einer im Hinblick auf UV-Beständigkeit optimierten Anordnung, wobei sowohl die günstigen UV-Beständigkeitseigenschaften der obenliegenden Schicht 22, als auch der (durch den Stabilisator zusätzlich verstärkt) Mittelschicht 24 verwendet werden. Gleichzeitig ermöglicht das Vorsehen der doppellagigen Polymerschicht 22, 24, dass lediglich im elektrochemisch relevanten Bereich, nämlich dem Bereich der Teilfolie 24, das Metallisierungsmaterial vorhanden ist und, über die weitere Metallisierungsschicht 26 bzw. eine geeignet mit einem Oberflächenwiderstand kleiner 15.000 Qcm versehene Klebstoffschicht, in korrosionshemmende, opferanoden-analoge Wechselwirkung mit einem unterliegenden Eisenmaterial des Bordabschnitts treten kann.

Zusätzlich vorteilhaft ist die hohe chemische Beständigkeit der Weich-PVC-Teilfolie, was sich insbesondere positiv auswirkt für stark beanspruchte Außenflächen, welche etwa durch Treibstoffe, Gasrückstände oder andere, in der maritimen Praxis auftretende Belastungen beeinträchtigt werden.

Auch diese bahnförmige Folie gemäß zweitem Ausführungsbeispiel weist entsprechend günstige praktische Eigenschaften in Handhabung, Verlegung und Entfernung auf, verbunden mit vorteilhaften antikorrosiven Wirkungen und vorteilhafter Langzeit-UV- Beständigkeit.

Ein drittes, in den Figuren nicht näher gezeigtes Ausführungsbeispiel greift die strukturelle Abfolge des zweiten Ausführungsbeispiels der Fig. 2 auf. Wiederum wird, als zweilagige Polymerschicht, eine Abfolge von zwei unterschiedlichen Polymermaterialien gewählt, um deren jeweilige Eigenschaften bestmöglich für den vorliegenden Zweck zu nutzen. Hier würde eine außenliegende Schicht (entsprechend Schicht 22 in Fig. 2) realisiert werden als Schicht aus Silikon oder silikonisiertem Polyamid 6 (etwa im Handel erhältlich als Ultramid/BASF), stabilisiert durch zusätzliche UV-Stabilisatoren und mit einer Teilschichtdicke von 60μιτι. Als Mittelschicht (analog Schicht 24) ist mit dieser Silikonschicht durch Kaschieren verbunden eine mit Zink metallisierte PA-Kunststoffschicht mit einer Dicke von 40μιη, welcher auch UV- Stabilisatoren beigemengt sind. Unmittelbar an die PA-Schicht schließt sich die Klebstoffschicht an, welche wiederum, geeignet auf Basis eines Acrylatharzes, 10 Gew.-% Zinkpulver beigemengt ist.

Weitere Varianten der Erfindung, welche sich durch vorteilhafte Nutzung der jeweiligen Kunststoffeigenschaften vorteilhaft auszeichnen, sind wie folgt:

Viertes Ausführungsbeispiel: Hier wird wiederum eine zweilagige Polymerschicht herangezogen. Die außenliegende Schicht aus Polyvinylidenchlorid (PVDC), typische Stärke 40μιη, ist verbunden durch Kaschieren mit einer innenliegenden Polymerschicht (analog Lage 24) als Polyethylen-HD-Schicht einer Stärke von δθμιτι. Bodenseitig ist diese Schicht wiederum, analog Lage 26, metallisiert. Diese Realisierungsform nutzt die hohe UV-Beständigkeit des Polyvinylidenchlorid (PVDC), verbunden mit dessen Seewasserfestigkeit und hoher Barrierewirkung für Sauerstoff und Wasserdampf, während wiederum das Polyethylen (alternativ: Polypropylen) einfach metallisierbar ist (und insbesondere auch, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, vor dem Zusammenführen mit der oberen Polymerschicht mit der Metallisierung versehen wird und darüber hinaus in der bekannten Weise einfach verarbeitbar ist). Alternativ zu PVDC kann auch Fluorpolymer, z.B. PFA wegen hoher Chemikalienbeständigkeit und hervorragender Antiadhäsivität oder ETFE wegen der selbstreinigenden Eigenschaften zur Anwendung kommen. Ein günstiger Klebstoff hier wäre ein Polysiloxanklebstoff zur Realisierung dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung, alternativ ein Acrylatklebstoff.

Wiederum alternativ (fünftes Ausführungsbeispiel) kann bei einer zweilagigen Polymerschicht die äußere Schicht (analog Lage 22) ein thermoplastisches Polyurethan (TPU, aliphatisch) einer Stärke von 40μιτι sein, wobei dessen hohe UV-Beständigkeit ausgenutzt wird. Als innere, unterliegende Schicht (analog Schicht 24) dient eine metallisierte Polypropylen-Schicht, wobei beide Polymerlagen mittels

Kautschukklebstoff kaschiert sind. Diese Anordnung wird mittels einer Klebstofflage (analog Schicht 28), typischerweise Polyacrylat, auf einem unterliegenden Metallträger zu dessen Korrosionsschutz befestigt.

Damit nutzt die vorliegende Erfindung vorteilhaft die Eigenschaften der verwendeten Kunststoffwerkstoffe, wie etwa das Polyolefin (wie PE oder PP), Fluorpolymer und insbesondere PVDC, die geringe Permeationskoeffizienten gegenüber Wasser und Sauerstoff aufweisen und so die Wasserdurchlässigkeit und den Sauerstoffdurchtritt, in der erfindungsgemäß gewünschten Weise, erschweren. Der Sauerstoffdurchtritt bei Polyamid 6 und PVDC ist gering, höher dagegen bei den Fluorpolymeren und bei PE/PP. Größenbedingt ist die Permeation der Wasserstoffmoleküle gegenüber den anderen Gasen am größten.

Etwa im Bezug auf das vierte und fünfte Ausführungsbeispiel hat sich zudem erfindungsgemäß herausgestellt, dass im vorliegenden Kontext ein Verbund von Polypropylen mit PVDC sehr dicht wird; die Wasserdampfdurchlässigkeit sinkt bis auf ca. 50%, die Gasdurchlässigkeit auf 1/100 bis 1 /300 gegenüber PP.

Auch im Hinblick auf eine UV-Beständigkeit erweist sich die erfindungsgemäße Auswahl der Kunststoffe, insbesondere bei einer mehrlagigen Polymerschicht, als vorteilhaft, da etwa, wie sich im Rahmen der Erfindung herausgestellt hat, zwar Polypropylen gegen Witterungseinflüsse wenig beständig ist, dagegen jedoch PVC ein hohes Maß an Wetterbeständigkeit aufweist und insoweit sich günstig für eine äußere Lage der mehrlagigen Polymerschicht eignet. Dies gilt gleichermaßen für alle Fluorpolymere sowie deren Copolymere und Blends. Während es sich zudem erfindungsgemäß als vorteilhaft herausgestellt hat, Zink für die erfindungsgemäße Metallisierung einzusetzen (dabei einerseits Zink als Grundlage für die durch Sputtern od.dgl. erzeugte Beschichtung 14, 26 in Fig. 1 , Fig. 2 zu verwenden, ergänzend oder alternativ auch in Pulverform einem Klebstoff oder einer Lage der mehrlagigen Polymerschicht beizumengen), ist die vorliegende Erfindung gleichwohl nicht auf Zink (oder eine Zinkverbindung) als Metallisierungswerkstoff beschränkt. Vielmehr sind auch weitere, elektrochemisch relativ zu Eisen unedlere Metalle günstig, exemplarisch etwa Aluminium, Magnesium od.dgl. Da sich herausgestellt hat, dass einzelne Metalle, wie etwa Kupfer oder Titan, bei gewissen Polymeren oxidationsfördernd und damit zerstörend wirken, ist Kupfer im Zusammenhang mit Polyolefinen weniger bevorzugt, genauso wie etwa Titan/Aluminium-Verbindungen (Ziegler-Natta-Katalysatoren) ungünstige Eigenschaften im Zusammenwirken mit Polyethylen und Polypropylen aufweisen. Sämtliche vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele sehen zunächst eine glatte, homogene Oberfläche einer äußersten Polymerschicht vor (Bezugszeichen 10 bzw. 22 von Fig. 1 bzw. Fig. 2). Gleichwohl ist es von der vorliegenden Erfindung umfasst und im Rahmen der Erfindung günstig, diese Oberfläche, etwa durch Behandeln mit geeigneten Walzen bei der Folienherstellung oder andere Strukturierungsverfahren, mit einer bevorzugt regelmäßigen Oberflächenstruktur zu versehen, welche etwa dieser Oberfläche dann besonders günstige Reinigungseigenschaften verleihen kann. So bietet es sich beispielsweise an, eine regelmäßige Wellen- oder Schuppenstruktur einer Periode von ca. 5μιτι bis 20μιτι auf die äußere Oberfläche aufzubringen, etwa um in der Art einer Lotus-Oberflächenstruktur eine spätere Reinigung der mit der erfindungsgemäßen bahnförmigen Folie versehenen Oberfläche zu erleichtern.

Ferner ist es grundsätzlich von der vorliegenden Erfindung umfasst, diese Folie auch zur Beschichtung eines Unterwasserbereichs des Wasserfahrzeugs zu verwenden, mit dem Zweck und der Absicht, dass eine derartige Strukturierung das Anhaften von Algen od.dgl. nachteiligem Bewuchs hemmt. Auch ist es hier dann synergistisch möglich, dass das zur Metallisierung verwendete Metall selbst wiederum eine bewuchshemmende Wirkung auf derartige Organismen ausübt. Besonders interessant und relevant wird die Erfindung, wenn, über die beschriebenen metallischen Außenflächen im Maritimbereich hinaus, die bahnförmige Folie zur Beschichtung auch anderer, korrosionsgefährdeter Außenflächen eingesetzt wird, wie etwa von (Stahl-)Betonflächen, bei welchen unterhalb einer Beton-Außenfläche, welche Diffusionszugriffen von Wasser und dergleichen ausgesetzt ist, rostanfällige Stahlarmierungen aufgenommen sind. Hier sind die potenziellen Einsatzbereiche der Erfindung nahezu unbegrenzt, wobei sich, etwa aufgrund anderer geometrischer und Einsatzbedingungen, hier insbesondere auch Aluminium oder Magnesium als Metalle eignen und ggf. auch wiederum eine geeignet vorgesehene Klebstoffschicht in der erfindungsgemäßen Weise mit Metallpulver versehen sein kann.

Claims

Patentansprüche 1 . Bahnförmige Folie zur korrosionshemmenden Beschichtung einer Überwasser- Außenfläche eines Wasserfahrzeugs,

mit einer Polymerschicht (12; 20), die zum Befestigen auf der metallischen Überwasser-Außenfläche eine Klebstoffschicht (16; 28) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Polymerschicht und/oder die Klebstoffschicht mit einer Metallisierung (14; 26) aus einem Metallisierungsmaterial so versehen ist, dass die Metallisierung, bezogen auf die Polymerschicht in einem unmetallisierten Zustand, eine erhöhte Sperr- und/oder Barrierewirkung gegenüber Wasser aufweist,

und das Metallisierungsmaterial so gewählt ist, dass es, bezogen auf das Metall der metallischen Überwasser-Außenfläche, insbesondere Eisen, unedler und/oder in der elektrochemischen Spannungsreihe negativer ist.

2. Folie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (14; 26) oberflächenseitig auf und/oder in der Polymerschicht (24), der Klebstoffschicht benachbart, aufgebracht ist.

3. Folie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung auf der Polymerschicht durch einen Prozess aufgebracht ist, der aus der Gruppe bestehend aus Sputtern, CVD, PVD, Aufbringen leitfähiger (metallhaltiger) Lacke, Metallspritzen ausgewählt ist.

4. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallisierungsmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, die Zink, Zinkphosphat, Zinkoxid, AI, eine AI-Legierung, Mg, eine Mg-Legierung oder Mischungen von diesen, insbesondere in Pulverform, aufweist.

5. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung so ausgebildet und/oder aufgebracht ist, dass sie, insbesondere durch mikroporöse Ausgestaltung, gasdurchlässig, insbesondere für Wasserstoff durchlässig, ist

und/oder die mit der Metallisierung versehene Polymerschicht einen Diffusionskoeffizienten für Wasserstoff von mehr als 30 ^* 10^"12 m²/s, bevorzugt von mehr als 50 ^* 10^"12 m²/s, aufweist.

6. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstoff für die Polymerschicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus PVC, insbesondere Weich-PVC, Polyolefinen, insbesondere PP und/oder PE, Polyamiden, Blends von Polyolefinen und Polyamiden, Polyurethan, Silikon, Fluorpolymeren.

7. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht (22; 24) mehrlagig realisiert ist, wobei für die Mehrzahl der Lagen unterschiedliche Polymerwerkstoffe verwendet sind.

8. Folie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Klebstoffschicht (24) zugewandte der Mehrzahl der Lagen die Metallisierung (26) aufweist und bevorzugt eine zum Ausbilden einer Außenfläche der bahnförmigen Folie (22) im montierten Zustand vorgesehene der Mehrzahl der Lagen unmetallisiert ist,

weiter bevorzugt mit Mitteln zur Erhöhung einer UV-Beständigkeit des entsprechenden Polymerwerkstoffs versehen ist.

9. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht mit die bahnförmige Folie einfärbenden Farbpigmenten und/oder Farbstoffen versehen ist.

10. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht einen Werkstoff aufweist, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylatklebstoff, synthetischer Kautschukklebstoff, Polysiloxanklebstoff und/oder Kontaktklebstoff, wobei bevorzugt der Klebstoff das Metallisierungsmaterial aufweist, weiter bevorzugt in Pulverform beigemengt. Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht so bereitet und/oder aufgetragen ist, dass sie in einem montierten und/oder aufgebrachten und ggf. ausgehärteten Zustand einen Oberflächenwiderstand zwischen 5000 und 20 000 Ω cm, insbesondere zwischen 1000 und 15 000 Ω cm, aufweist.

Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschicht eine Schichtdicke im Bereich zwischen 60μιτι und 150 μιη, insbesondere zwischen 75 μιτι und 120 μιη,

und/oder ein Flächengewicht zwischen 80 g/m² und 140 g/m², aufweist, und/oder auf einer der Klebstoffschicht abgewandten Außenfläche eine regelmäßige Strukturierung und/oder Profilierung, insbesondere mit einem regelmäßigen Profilierungsabstand zwischen 5 μιτι und 100 μιτι aufweist.

Wasserfahrzeug mit einer metallischen Außenfläche, die zumindest teilflächig mit der bahnförmigen Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 12 beklebt ist.

Wasserfahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffschicht die Metallisierung aufweist und

die metallische Außenfläche auf ihrem Metallmaterial keine Korrosionsschutzbeschichtung über die bahnförmige Folie hinaus aufweist oder die metallische Außenfläche mit einer Korrosionsschutzbeschichtung zusätzlich zur bahnförmigen Folie versehen ist, wobei eine Auftragsmenge der Korrosionsschutzbeschichtung, relativ zu einer vorgegebenen und/oder normierten Auftragsmenge für das Metall der metallischen Außenfläche um mindestens 30 %, bevorzugt um mindestens 50 %, reduziert ist.