WO2020049064A1

WO2020049064A1 - Zusammensetzung für eine oberflächenbeschichtung und verfahren zum herstellen einer solchen

Info

Publication number: WO2020049064A1
Application number: PCT/EP2019/073621
Authority: WO
Inventors: Deniz DOGAN; Wolfgang Bremser; Oliver Seewald; Simon Ruthmann
Original assignee: Universität Paderborn
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-03-12
Also published as: DE102018121691A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung (10), insbesondere für aquatische Anwendungen, aufweisend ein Blockcopolymer (12), wobei das Blockcopolymer (12) wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke (14) und eine Vielzahl zweiter Blöcke (16) aufweist, wobei die ersten Blöcke (14) ein Epoxidharz aufweisen und wobei die zweiten Blöcke (16) ein Polysiloxan aufweisen, und wobei die Zusammensetzung einen Härter und einen von dem Härter verschiedenen amphiphilen Phasenvermittler (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 50 bis < 100 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, vorliegt.

Description

Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung und

Verfahren zum Herstellen einer solchen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung, welche gute Antifoulingeigenschaften mit gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität vereinen kann. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Oberflächenbeschichtung, welche durch eine derartige Zusammensetzung erzeugbar ist.

Um Oberflächen vor Antifouling beziehungsweise Biofouling zu schützen, werden in vielen Anwendungsfeldem organische und anorganische Beschichtungssysteme verwendet. Die Antifoulingbeschichtungen sind bedingt reinigungsfähig. Problematisch sind vor allem die geringe mechanische Beständigkeit der Oberflächen und/oder der Abtrag von antifoulingaktiven Komponenten, wie etwa von Bioziden, wodurch der Foulingschutz insbesondere über einen längeren Zeitraum von den Herstellern nicht gewährleistet wird oder nur begrenzt haltbar sein kann.

Bisherige Beschichtungen, die Biozide aus der Oberfläche freisetzen, erzielen durch ihre toxische Wirkung gegen Mikroorganismen eine über einen längeren Zeitraum bewuchsfreie Substratoberfläche. Ein weit verbreitetes Biozid stellt das Tributylzinnhydrid (TBT) dar. Es konnte eine Wirksamkeit gegen Antifouling für einen Zeitraum zwischen 5 und 8 Jahren bewirken. Nach der Erkenntnis, dass das TBT in den Hormonhaushalt der Meereslebewesen eingreift, wurde es seit 2008 in vielen Ländern verboten. Alternativ richtete sich das Augenmerk sowohl auf kupferhaltige Biozide als auch auf organische Biozide. Jedoch stellte sich schnell heraus, dass auch diese giftig sind und die Umwelt schädigen.

Primär wird nun ein besonderer Fokus auf umweltfreundliche Beschichtungen gelegt, die eine biorepulsive Oberfläche aufweisen. Die Organismen können aufgrund einer Funktionalisierung der Oberfläche keine oder nur schwachen Interaktionen mit der Oberfläche eingehen, was Fouling reduzieren kann. Damit schädigen diese Art von Beschichtungen nicht die Organismen des aquatischen Lebensraums.

In erster Linie werden für derartige Beschichtungen Silikonharze verwendet. Die Oberflächenspannung der Silikone liegt zwischen 20-30 mN/m. Bei einer Oberflächenspannung zwischen 20-24 mN/m findet die geringste Bewuchsentwicklung statt. Die Korrelation zwischen der Oberflächenenergie eines Systems und ihrer Antifoulingwirkung zeigt die dem Fachmann bekannte Baier-Kurve.

Damit stellen Beschichtungen auf Silikonbasis eine äußerst„unattraktive“ Oberfläche für Mikroorganismen dar. Der größte Nachteil von reinen Silikonbeschichtungen ist jedoch, dass sie aufgrund ihrer geringen mechanischen Stabilität beschädigt werden können beziehungsweise harschen Reinigungsprozeduren unter Umständen nicht ausreichend standhalten können.

WO 2015/179902 Al beschreibt Beschichtungen, welche dazu geeignet sein sollen, das Anhaften von Eis an Oberflächen zu verhindern. Derartige Beschichtungen werden durch die Reaktion eines FPOSS-Siloxan-Prepolymers erzeugt, dass mit einer reaktiven Beschichtung oder einem Polyisocyanat und optional einem oder mehreren von einem Polysiloxan, einem Polyol, einem Polyamin reagiert. EP 3 170 872 Al beschreibt Antifouling-Beschichtungen, die ausgebildet werden durch das Vermischen eines Epoxy-Harzes mit einem definierten Härter. Der Härter kann beispielsweise hydrophobe Nanopartikel basierend auf funktionalisierten dendritischen Polymeren aufweisen.

WO 03/093352 Al beschreibt eine Epoxy-Polysiloxan-Zusammensetzung, die unter Verwendung eines definierten Polysiloxans, eines Epoxyharzes und eines Aminopolysiloxynhärters erhalten wird. Eine derartige Zusammensetzung kann in umgesetzter beziehungsweise gehärteter Form etwa Verwendung finden als Beschichtung, wie beispielsweise als Schutzschicht. Bevorzugte Eigenschaften sollen etwa eine verbesserte Härte,

Glanzbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit sein.

Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen für Oberflächenbeschichtungen können jedoch noch Verbesserungspotential aufweisen insbesondere hinsichtlich einer Eigenschaftskombination aus einer einfachen Aufbringbarkeit, einer hohen mechanischen Stabilität und einer effektiven Antifoulingwirkung.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Maßnahme zu schaffen, durch welche wenigstens eines oder sämtliche von einer einfachen Aufbringbarkeit, einer hohen Stabilität und einer effektiven Antifoulingwirkung ermöglicht werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Zusammensetzung für Oberflächenbeschichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch eine Oberflächenbeschichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch ein Verfahren zum Herstellen einer Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und durch ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung, dem Beispiel und in den Figuren offenbart, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren oder dem Beispiel beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung, insbesondere für aquatische Anwendungen, aufweisend ein Blockcopolymer, wobei das Blockcopolymer wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke und eine Vielzahl zweiter Blöcke aufweist, wobei die ersten Blöcke ein Epoxidharz aufweisen und wobei die zweiten Blöcke ein Polysiloxan aufweisen, und wobei die Zusammensetzung einen Härter und einen von dem Härter verschiedenen amphiphilen Phasenvermittler aufweist, wobei der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 50 Gew.-% bis < 100 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, liegt. Eine derartige Oberflächenbeschichtung erlaubt sehr gute Antifoulingeigenschaften für aquatische Anwendungen und kann ferner eine hohe Stabilität aufweisen. Insbesondere erlaubt die hier beschriebene Zusammensetzung auf einfache Weise und mit problemlos umsetzbaren Parametern die Polysiloxan-Phasen nach Größe Abstand und Belegung auf der Oberfläche der Epoxidmartix zu steuern, um so besonders vorteilhafte Antifouling-Eigenschaften zu erhalten.

Die hier beschriebene Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung dient insbesondere dem Einsatz in einer Oberflächenbeschichtung für aquatische Anwendungen. Unter aquatischen Anwendungen sollen insbesondere derartige Anwendungen verstanden werden, bei denen die Oberflächenbeschichtung temporär, weitestgehend permanent oder auch ausschließlich mit Wasser in Berührung kommt, beispielsweise mit Wasser bedeckt ist. Beispielhafte Einsatzgebiete umfassen Beschichtungen für jegliche Bauteile, die bei ihrer bestimmten Verwendung unterhalb der Wasseroberfläche vorliegen und somit im Wasser positioniert sind, wie etwa für statische Bauteile, etwa Gebäude oder Pfeiler, die sich unter der Wasseroberfläche befinden, oder auch insbesondere für Schiffsrümpfe. Konkret kann die hier beschriebene Zusammensetzung einer Oberflächenbeschichtung, wie einer Antifouling- Beschichtung etwa für Bootsrümpfe, dienen. Weitere Anwendungsgebiete umfassen etwa Innenbeschichtungen für wasserführende Elemente, wie etwa für Rohrleitungen oder wasserkontaktierende Flächen von Wärmetauschern.

Alternativ kann diese Zusammensetzung beziehungsweise die hierdurch erzielbare Oberflächenbeschichtung auch für eine Beschichtung dienen, welche zum Verhindern einer Eisanlagerung dient.

Unter Fouling beziehungsweise insbesondere Biofouling ist insbesondere die Besiedlung von aquatischen Lebensräumen ausgesetzten Oberflächen durch dort ansässige Mikroorganismen (Mikrofouler) sowie größere Organismen (Makrofouler) zu verstehen. Damit sich letztere auf einer Oberfläche dauerhaft ansiedeln können bedarf es eines schrittweisen Bewuchses der Oberfläche zuerst durch den sogenannten Conditioning-Film bestehend aus organischem Material und einer sukzessiven Besiedlung zuerst mit bakteriellen und fungalen Organismen und schließlich mit Makroskopischen Lebeweisen. Es wird somit ersichtlich, dass durch ein Verhindern des Anhaftens entsprechender Organismen ein Fouling verhindert oder zumindest signifikant reduziert werden kann.

Die Zusammensetzung umfasst als eine Komponente, beispielsweise als einzige Komponente, ein Blockcopolymer, wobei das Blockcopolymer wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke und eine Vielzahl zweiter Blöcke aufweist. Beispielsweise kann das Blockcopolymer nur aus den ersten Blöcken und den zweiten Blöcken und einem wie nachfolgend im Detail beschriebenen Härter bestehen. Die ersten Blöcke sind dabei geformt aus einer ersten Monomerspezies beziehungsweise bestehen aus dieser. Die zweiten Blöcke sind ferner geformt aus einer zweiten von der ersten verschiedenen Monomerspezies beziehungsweise bestehen aus dieser, wobei verständlicher Weise eine Mehrzahl an Monomerspezies bereits zur Ausbildung der Blöcke polymerisiert sein können.

Dabei ist es vorgesehen, dass die ersten Blöcke ein Epoxidharz aufweisen, die erste Monomerspezies somit ein Epoxidharz ist, und dass die zweiten Blöcke ein Polysiloxan aufweisen, die zweite Monomerspezies somit ein Polysiloxan ist. Daher kann das Blockcopolymer aus einem Epoxidharz und einem Polysiloxan als Monomereinheiten bestehen beziehungsweise diese Monomereinheiten aufweisen und ferner einen Härter aufweisen. Das verwendete Epoxidharz kann dabei grundsätzlich frei gewählt werden und das Polysiloxan kann ebenfalls frei gewählt werden.

Beispielsweise kann das Epoxidharz ein solches sein, welches auf Bisphenol, wie etwa Bisphenol A, und Epichlorhydrin als Reaktionsedukten basiert, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Dieses kann eine besonders gute Härte und ferner Stabilität auch bei aquatischen Bedingungen bereitstehen.

Bezüglich des Polysiloxans kann es vorgesehen sein, dass das Polysiloxan ein Polydimethylsiloxan, insbesondere ein funktionalisiertes, etwa bifunktionelles Polydimethylsiloxan, ist. Es hat sich gezeigt, dass unter Verwendung von Polydimethylsiloxan (PDMS) als Polysiloxan und damit von Polydimethylsiloxan zum Ausbilden der Polysiloxan- Blöcke beziehungsweise der Polysiloxan-Domänen letztere auf effektive Weise ein Fouling verhindern können. Darüber hinaus kann das Polysiloxan insbesondere in dieser Ausgestaltung prozesstechnische Vorteile bieten. Denn in dieser Ausgestaltung lässt sich das Polysiloxan problemlos mit einem Epoxidharz copolymerisieren und ferner mit einem Phasenvermittler definieren, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Zur Ausbildung des Blockcopolymeren unter Verwendung des Epoxidharzes und des Polysiloxans kann dabei eine Polymerisation in an sich bekannter Weise erfolgen, wobei die Epoxidgruppen der Monomereinheit umfassend das Epoxidharz mit entsprechenden funktionellen Gruppen, insbesondere mit Amingruppen, des Polysiloxans unter Ausbildung des Polymers reagieren. Die Polymerisationsbedingungen können dabei in an sich bekannter Weise gewählt werden, um eine Polymerisation der vorstehend genannten Monomereinheiten zu ermöglichen. Entsprechend kann es in an sich verständlicher Weise besonders bevorzugt sein, dass grundsätzlich das Polysiloxan beziehungsweise in dieser Ausgestaltung das Polydimethylsiloxan aminfunktionalisiert ist, somit Amingruppen trägt, um eine Copolymerisation mit dem Epoxidharz zu ermöglichen.

Eine entsprechende Blockcopolymerisation zur Ausbildung des Blockcopolymeren kann etwa nach Schema 1 ablaufen, wobei das Polysiloxan beispielhaft ein aminfunktionalisiertes Polydimethylsiloxan ist und in dem Reaktionsprodukt als schwarzer Block gekennzeichnet ist:

(Schema 1)

Dabei ist gezeigt, dass die Epoxidharzeinheiten, welche jeweils Epoxidgruppen tragen, beispielhaft mit einem aminfunktionalisierten Polydimethylsiloxan als Beispiel für ein Polysiloxan reagieren, und so ein Blockcopolymer bilden. Die weiteren bestehenden Epoxidgruppen können für eine Härtung verwendet werden, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Die Reaktionsbedingungen können in für den Fachmann verständlicher Weise entsprechend den spezifischen Eigenschaften der Monomereinheiten wählbar sein.

Bei der hier beschriebenen Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung ist es ferner vorgesehen, dass die Zusammensetzung einen Härter und einen von dem Härter verschiedenen amphiphilen Phasenvermittler aufweist.

Bezüglich des Härtere kann dieser grundsätzlich in noch nicht gebundener Form vorliegen oder kann der Härter bereits angebunden sein, so dass das Epoxidharz durch den Härter bereits zumindest zum T eil gehärtet ist. Dies kann in dem F achmann bekannter W eise realisiert werden unter Verwendung eines an sich bekannten Härter-Systems, etwa basierend auf oder bestehend aus einem Amin-Härter. Entsprechend kann es in für den Fachmann verständlicher Weise von Vorteil sein, dass nicht sämtliche Epoxidgruppen zuvor mit dem Polysiloxan unter Ausbildung des Blockcopolymeren reagiert haben, sondern dass noch für eine gewollte Härtung ausreichend Epoxidgruppen zur Verfügung stehen. Dies kann in für den Fachmann unmittelbar umsetzbarer Weise problemlos realisierbar sein, indem bei der Erzeugung des Blockcopolymeren die molare Anzahl an den jeweiligen funktionellen Gruppen beachtet werden und mehr Epoxidgruppen vorhanden sind, als entsprechende funktionelle Gruppen des Polysiloxans, wie etwa Amingruppen des Polysiloxans.

Bezüglich des amphiphilen Phasenvermittlers ist es vorgesehen, dass dieser von dem Härter verschieden ist.

Beispielsweise kann der Phasenvermittler und dabei etwa sämtlicher des vorgesehenen Phasenvermittlers oder etwa ein Teil desselben physikalisch und nicht-kovalent an das Blockcopolymer gebunden. Alternativ kann der Phasenvermittler auch vollständig kovalent an das Blockcopolymer gebunden sein. Unter einem derartigen amphiphilen Phasenvermittler soll im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere eine Substanz verstanden werden, welche sowohl eine hydrophoben beziehungsweise lipophilen als auch einen hydrophilen beziehungsweise lipophoben Anteil aufweist und der so sowohl mit der Matrix des Epoxidharzes als auch mit dem Polysiloxan wechselwirken kann, um so die entsprechenden Phasen beziehungsweise Phasengrenzen zu stabilisieren und insbesondere zu definieren. Unter den Phasen sind dabei insbesondere die unterschiedlichen Blöcke des Blockcopolymeren zu verstehen. Insbesondere kann der Phasenvermittler mit dem hydrophoben Anteil des Epoxidharzes und des hydrophilen Anteiles des Polysiloxans und somit den hierdurch gebildeten Phasen wechselwirken.

Dadurch kann der Phasenvermittler die räumliche Struktur des Blockcopolymeren zumindest teilweise beeinflussen. Insbesondere kann der Phasenvermittler die Anordnung und Größe der Polysiloxandomänen beziehungsweise der Polysiloxanblöcke beeinflussen. Somit kann bei einer Oberflächenbeschichtung aufweisend eine hier beschriebene Zusammensetzung von einer mikrophasenseparierenden Epoxidharz-Polysiloxan-Beschichtung gesprochen werden.

Ferner konnte gefunden werden, dass selbst dann, wenn der Phasenvermittler nicht oder nicht ausschließlich kovalent gebunden sondern zumindest zum Teil rein physikalisch gebunden ist, ein Leaching beziehungsweise ein Auswaschen des Phasenvermittlers auch bei der fertigen Oberflächenbeschichtung nicht oder zumindest nicht wesentlich stattfindet.

Bei der hier beschriebenen Zusammensetzung und entsprechend auch bei einer hieraus gebildeten Oberflächenbeschichtung ist es ferner vorgesehen, dass der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 50 Gew.-% bis < 100 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, in der Zusammensetzung vorliegt. In anderen Worten liegt in der Zusammensetzung das relative Gewichtsverhältnis von Copolymer zu Phasenvermittler in einem Bereich von 1 (Copolymer) zu > 0,5 bis < 1 (Phasenvermittler). Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 0,5 Gew.-% bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, oder auch bezogen auf das Copolymer, liegt. Eine derartige Zusammensetzung beziehungsweise eine hieraus erzeugbare Oberflächenbeschichtung können gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Beschichtungen, wie etwa Antifoulingbeschichtungen, signifikante Vorteile aufweisen.

Eine aus der Zusammensetzung geformte Oberflächenbeschichtung wie hier beschrieben kann effektive Antifoulingeigenschaften aufweisen. Diese können insbesondere erzielt werden durch beziehungsweise basierend auf den Blockcopolymermizellen aus Polydimethylsiloxan, die sich insbesondere in der Kette beziehungsweise der Bulkphase des Epoxidharzes beziehungsweise der Blöcke aus Epoxidharz befinden. Durch das Vorsehen dieser Polysiloxanblöcke gemeinsam mit den Epoxidharz-Blöcken und aufgrund der Phasenseparation beziehungsweise der Stabilisierung und Defmierung der Phasengrenzen durch den Phasenvermittler können die Polysiloxanblöcke an die Oberfläche migrieren.

Die effektive Antifoulingwirkung kann insbesondere durch das Vorsehen der Polysiloxan- Domänen ermöglicht werden. Die Antifoulingwirkung dieser Polymersysteme ist dabei nicht nur auf die Hydrophobie und die Oberflächenspannung zurückzuführen, die durch die Polysiloxan-Domänen erreicht werden kann, sondern auch auf das quasi-flüssige Verhalten dieser Domänen. Durch ein nicht starres sondern dynamisches Verhalten der Polysiloxan- Domänen kann eine quasi-flüssige dynamische Oberfläche zur Verfügung stehen, die keine Haftungsgrundlage für Mikroorganismen darstellt. Somit kann es verhindert werden, dass sich entsprechende Organismen ansiedeln beziehungsweise an der Oberfläche anhaften, was dem Fouling die Grundlage entziehen kann. Dies kann etwa rein schematisch derart erklärt werden, dass das Polysiloxan als eine Art an die Matrix angebundenes Öl dient, welches ein Anhaften von Mikroorganismen verhindern kann. Dabei wird bei der hier beschriebenen Zusammensetzung beziehungsweise der hieraus geformten Oberflächenbeschichtung ausgenutzt, dass Silikon eine niedrige Glasübergangstemperatur aufweist und somit sehr weich bis flüssig erscheint. Die Polysiloxandomänen zeigen dabei das gleiche beziehungsweise ein vergleichbares Verhalten. Organsimen meiden flüssige Oberflächen, weshalb durch die Polysiloxandomänen ein Anhaften der Organismen und dadurch ein Fouling effektiv verhindert werden kann. Dies kann hier erfolgen ohne das Beimischen von Silikonölen, so dass ein Leaching verhindert und eine hohe Langzeitstabilität gegeben sein kann.

Der Phasenvermittler ist dem Blockcopolymer somit insbesondere zur Kontrolle der Oberflächenstrukturierung zugegeben. Es konnte gezeigt werden, dass durch den Einsatz von Phasenvermittlem die Domänengröße der Polysiloxandomänen und deren Verteilung sehr gut steuerbar sind. Somit kann die Antifoulingwirkung ferner insbesondere durch die Wirkung des Phasenvermittlers noch einmal signifikant verbessert werden.

Dabei hat es sich in überraschender Weise herausgestellt, dass das Mengenverhältnis des Phasenvermittlers mit Bezug auf das Blockcopolymer einen signifikanten Einfluss auf die aus der Zusammensetzung erzeugte Oberflächenbeschichtung aufweist. Im Detail konnte gefunden werden, dass insbesondere dann, wenn es vorgesehen ist, dass der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 0,5 Gew.-% bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, in der Zusammensetzung vorliegt, eine Oberfläche erhalten werden kann, die gegenüber außerhalb dieses Bereichs liegenden Beispielen die Oberfläche hinsichtlich der Antifouling-Eigenschaften deutlich verbessert werden konnte. Somit kann insbesondere dann, wenn der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 0,5 Gew.-% bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, in der Zusammensetzung vorliegt, eine besonders effektive Antifoulingwirkung erzielt werden. Dann, wenn der Phasenvermittler ferner rein physikalisch gebunden ist, kann es ferner ermöglicht werden, dass eine sehr dynamische Phasenseparation ermöglicht wird, so dass sich die Domänen besonders vorteilhaft ausrichten können. Dies kann besonders vorteilhaft sein für die Antifoulingeigenschaften. Jedoch ist es wie vorstehend beschrieben nicht ausgeschlossen, dass der Phasenvermittler auch zum Teil oder vollständig kovalent gebunden ist, da auch in dieser Ausgestaltung effektive Antifoulingeigenschaften erzeugt werden können.

Nach Erzeugen der Oberflächenbeschichtung wie etwa nach einem Aufträgen der Beschichtung auf einen Träger sind die hydrophoben Oberflächen der Polysiloxan-Domänen von einer harten Polymermatrix, den Epoxidharzanteilen, umgeben. Somit kann durch das Vorsehen des Epoxidharzes eine sehr stabile Struktur geschaffen werden, welche auch hohen mechanischen Kräften standhalten kann. Insbesondere kann es ermöglicht werden, dass die mechanischen Eigenschaften und die Beständigkeit gegenüber äußeren Krafteinwirkungen, welche etwa bei Reinigungsverfahren auftreten können, verbessert werden, ohne jedoch dabei die Antifoulingeigenschaften zu verschlechtern. Dadurch wird es möglich, dass selbst dann, wenn Fouling auftreten sollte oder es sonst notwendig wird, die Oberfläche mechanisch zu behandeln, dies möglich ist ohne die Oberflächenbeschichtung zu beschädigen oder zu zerstören. Beispielsweise ist es problemlos möglich, die Oberfläche etwa mittels Ultraschall oder mittels eines Hochdruckstrahlers zu reinigen. Dies war bei den Lösungen aus dem Stand der Technik oftmals nicht oder nur begrenzt möglich. Dadurch gelingt es unter Verwendung einer hier beschriebenen Zusammensetzung beispielsweise bei Bootsrümpfen die Oberflächen auch im Biofilmstadium zu reinigen, sodass sich keine Makrofouler ansiedeln können.

Ein Vorteil von effektivem Antifouling beziehungsweise sauberen Oberflächen kann beispielsweise darin gesehen werden, dass aquatische statische Bauteile eine verbesserte Langzeitstabilität aufweisen können. Bei Schiffslackierungen, beispielsweise, können verbesserte Antifoulingeigenschaften von großem Vorteil sein, da sich durch Biofouling der TreibstoffVerbrauch von Schiffen um bis zu 40% erhöhen kann, wodurch ein jährlicher Schaden von schätzungsweise 200 Milliarden€ entsteht. Darüber hinaus sind die so zusätzlich verursachten Emissionen von NOx, SOx, C0₂ und weiteren giftigen Substanzen für Menschen und das Klima äußerst schädlich. Diesen Effekten kann somit durch die hier beschriebene Zusammensetzung beziehungsweise durch eine Oberflächenbeschichtung aufweisend eine solche effektiv entgegengewirkt werden. Bei der Anwendung in wasserführenden Rohren, beispielsweise, kann es ermöglicht werden, dass diese nicht verstopft werden beziehungsweise einen gleichbleibenden freien Querschnitt aufweisen, was für die jeweilige Anwendung von großem Vorteil sein kann. Mit Bezug auf den Phasenvermittler kann Folgendes in nicht beschränkender Weise bevorzugt sein. Als Precursor für den Phasenvermittler eigenen sich beispielsweise nichtionisch stabilisierte Polyisocyanat- und Polyaminderivate. Diese können mit reaktiven Polysiloxanen, wie etwa Polydimethylsiloxanen, etwa monocarbinol-terminiertem Polydimethylsiloxanen, Polyethylenglycolen oder auch dem Matrixpolymer modifiziert werden.

Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass der Phasenvermittler nach der folgenden Formel (I) ausgestaltet ist:

Formel (I), wobei R ein Alkyl ist, beispielsweise Methyl, Ethyl oder Propyl, s eine ganze Zahl von 1-10 ist, Ri eine organische Zwischenverbindung beziehungsweise ein organischer Abstandshalter beziehungsweise Spacer, wie etwa eine gegebenenfalls substituierte Alkylkette, oder auch etwa eine polymere Struktur, beispielsweise ein Trimerisat eines Polyisocyanats, wobei Ri gegebenenfalls zur Absättigung der Valenzen des Kohlenstoffs oder eines anderen Atoms noch ein H trägt, und n eine ganze Zahl von 1 bis 1000 , bevorzugt von 1 bis 100 ist.

Unabhängig von dem spezifisch verwendeten Phasenvermittler kann es gleichermaßen vorgesehen sein, dass die Zusammensetzung mehr als einen Phasenvermittler aufweist, beispielsweise aber nicht beschränkt hierauf einen Phasenvermittler nach Formel (I) und einen anderen, hier nicht im Detail gezeigten Phasenvermittler.

Zur Herstellung des Phasenvermittlers nach Formel (I) wird zunächst eine hydrophile Ausgangskomponente benötigt. Insbesondere kann die folgende pegylierte reaktive Ausgangskomponente nach Formel (II) verwendet werden:

Formel (II), wobei R ein Alkyl ist, beispielsweise Methyl, Ethyl oder Propyl, s eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, Ri eine organische Zwischenverbindung beziehungsweise ein organischer Abstandshalter beziehungsweise Spacer, wie etwa eine gegebenenfalls substituierte Alkylkette, oder auch etwa eine polymere Struktur, beispielsweise ein Trimerisat eines Polyisocyanats ist, wobei Ri gegebenenfalls zur Absättigung der Valenzen des Kohlenstoffs oder eines anderen Atoms noch ein H trägt, und X eine funktionelle Gruppe ist, die ausgewählt ist aus NH₂, OH, NCO, Epoxid, H, Allyl, Silanol oder O-Alkyl, wobei die durch X gekennzeichneten funktionellen Gruppen gleich oder verschieden sein können. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass X eine funktionelle Gruppe ist, die ausgewählt ist aus NH₂ und NCO ist, wobei die durch X gekennzeichneten funktionellen Gruppen gleich oder verschieden sein können.

Die Substanz nach Formel (II) kann, beispielsweise mit 5-100 Mol-% mit einer reaktiven Polysiloxanverbindung reagieren. Beispielsweise kann die Polysiloxanverbindung ein monofunktionelles Polydimethylsiloxan nach Formel (III) sein:

Formel (III), wobei R₂ ein Alkyl ist, FG und R₄ Methyl sind, FG und R₆ Methyl, Ethyl oder substituierte Phenylverbindung sind, Y eine funktionelle Gruppe ist, die ausgewählt ist aus NH₂, OH, NCO, Epoxid, H, Allyl, Silanol oder O-Alkyl, wobei Y mit X additiv reagiert, n eine ganze Zahl von 1 bis 1000, insbesondere von 1 bis 100, ist. Dabei ist in Formel III R₂ allgemein definiert und zur Ausbildung der Formel I entsprechend als C4H6 ausgestaltet. Ferner ist es für den Fachmann unmittelbar ersichtlich, dass, obgleich in den Formeln II und III X und Y jeweils allgemein definiert sind, zur Erlangung der Formel I wenigstens ein Silanol mit entsprechender reaktiver Gruppe wählbar als X und Y vorhanden sein sollte. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass insbesondere einer der vorstehend beschriebenen Phasenvermittler in besonders effektiver und vorteilhafter Weise die Phasengrenzen definieren und trennen kann. Dadurch können die Polysiloxan-Domänen in besonders vorteilhafter Weise definiert werden, was besonders vorteilhafte Antifoulingeigenschaften erzeugen kann.

Aus dem Vorstehenden wird somit ersichtlich, dass in überraschender Weise insbesondere die Kombination aus dem vorstehend beschriebenen Blockcopolymer mit einem n Phasenvermittler die gewünschte Eigenschaftsmatrix aus hoher mechanischer Stabilität und effektiven Antifoulingeigenschaften ermöglichen kann. Dabei kann der Anteil an vernetztem Epoxid für eine hohe mechanische Stabilität sorgen, der Phasenvermittler für eine definierte Separation der Phasengrenzen und die auf diese Weise definierten Phasen aus Polysiloxan können eine effektive Antifoulingwirkung ermöglichen. Ferner kann die Beschichtung in Form eines Lackes vorliegen beziehungsweise aufgetragen werden, was eine einfache und unproblematische Applizierung mit an sich bekannten Verfahren ermöglichen kann. Dadurch brauchen Prozesse zum Beschichten von Bauteilen oder etwa von Schiffen, nicht adaptiert werden, sondern die an sich bekannten Prozesse etwa für Lackierungen von Bootsrümpfen können problemlos weiter verwendet werden. Dies erlaubt eine besonders einfache Implementierung der hier beschriebenen Oberflächenbeschichtung in bestehende Herstellungs- oder Wartungsprozesse.

Der Phasenvermittler kann aus einem lipophilen beziehungsweise hydrophoben Anteil und einem lipophoben beziehungsweise hydrophilen Anteil aufgebaut sein. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der lipophile beziehungswiese hydrophobe Anteil eine Molmasse aufweist, die in einem Bereich liegt von > 75% bis < 125%, bezogen auf die Polysiloxan-Monomereinheit des Blockcopolymers. Insbesondere kann der Phasenvermittler bei seiner Herstellung geformt werden, indem eine lipophile Komponente mit einer lipophoben Komponente umgesetzt wird. Die entsprechende Molmasse kann sich dabei gleichermaßen auf die Molmasse der lipophilen Ausgangsverbindung beziehen, so dass der vorbeschriebene Bereich von > 75% bis < 125%, bezogen auf die Polysiloxan-Monomereinheit des Blockcopolymers mit einer Toleranz von +/- 5 % angegeben sein kann. Die Molmasse kann dabei bestimmbar sein mittels Gel- Permerationschromatographie oder Massenspektroskopie.

Alternativ oder zusätzlich kann es besonders bevorzugt sein, dass der lipophile Anteil eine Molmasse aufweist, die in einem Bereich liegt von > 700 g/mol bis < 1500 g/mol. Insbesondere kann der Phasenvermittler bei seiner Herstellung geformt werden, indem eine lipophile Komponente mit einer lipophoben Komponente umgesetzt wird. Die entsprechende Molmasse kann sich dabei wiederum auf die Molmasse der lipophilen Ausgangsverbindung beziehen, so dass der vorbeschriebene Bereich von > 700 g/mol bis < 1500 g/mol mit einer Toleranz von +/- 5 % angegeben sein kann. Dabei hat es sich in überraschender Weise herausgestellt, dass insbesondere dann, wenn es vorgesehen ist, dass der Phasenvermittler wie vorstehend beschrieben ausgestaltet ist, die erzeugbare Oberflächenbeschichtung gegenüber außerhalb dieses Bereichs liegenden Beispielen hinsichtlich der Antifouling-Eigenschaften weiter verbessert werden konnte. Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale der Zusammensetzung wird hiermit explizit auf die Beschreibung der Oberflächenbeschichtung, der Verfahren sowie auf die Figuren, das Beispiel und die Beschreibung der Figuren Bezug genommen, und umgekehrt.

Es wird ferner eine Oberflächenbeschichtung für ein Substrat beschrieben, wobei die Oberflächenbeschichtung auf dem Substrat aufgetragen ist und damit das Substrat zumindest teilweise bedeckt. Dabei ist es vorgesehen, dass die Oberflächenbeschichtung aus einer Zusammensetzung ausgebildet ist, beispielsweise eine Zusammensetzung aufweist, wie diese vorstehend im Detail beschrieben ist. Eine hier definierte Oberflächenbeschichtung kann gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik signifikante Vorteile aufweisen. Denn die Oberflächenbeschichtung kann dadurch, dass sie eine Zusammensetzung aufweist, wie diese vorstehend beschrieben ist, eine Eigenschaftsmatrix aufweisen, welche eine effektive Antifoulingwirkung kombiniert mit einer hohen mechanischen Stabilität und einer einfachen Applizierbarkeit.

Entsprechend kann die Oberflächenbeschichtung, wenn auch in keiner Weise beschränkt hierauf, besonders bevorzugt sein für aquatische Anwendungen. Somit kann es besonders bevorzugt sein, wenn das Bauteil ein Bauteil für aquatische Anwendungen ist, insbesondere wobei das Bauteil ein Rumpf eines Wasserfahrzeugs, wie etwa ein Schiffsrumpf, oder auch ein aquatisches statisches Element ist, wie etwa Teil eines Gebäudes, Säulen oder anderer unbeweglicher Bauteile beziehungsweise Elemente. Weiter kann es bevorzugt sein, dass das Bauteil eine Leitung beziehungsweise ein Rohr zum Führen von Wasser ist beziehungsweise dass die Oberflächenbeschichtung eine Innenbeschichtung einer Leitung zum Führen von Wasser ist. Auch dies kann von signifikantem Vorteil sein, da der freie Rohrdurchmesser so beibehalten werden kann und so aufwändige Wartungsarbeiten verhindert oder zumindest reduziert werden können. Nicht-beschränkende Beispiele umfassen etwa Wasserzuleitungen, wie etwa Rohwasserzuleitungen, Kühl- oder Abwasserleitungen oder auch Wärmetauscherinnenflächen, bei denen etwa eine Tropfenkondensation auf den Edelstahlrohren von den Kondensatoren (Edelstahlrohre) erwünscht sein kann.

Weiterhin können Anwendungen zum Verhindern des Anlagems von Eis von Vorteil sein. Neben der zuvor beschriebenen Zusammensetzung kann die Oberflächenbeschichtung ferner weitere Zusätze, wie gegebenenfalls Lösungsmittel, wie etwa Butylacetat, oder auch Pigmente für das farbige Ausgestalten der Beschichtung aufweisen. Wie vorstehend beschrieben kann bevorzugt sein, dass der Phasenvermittler in einer Menge vorliegt von > 0,5 Gew.-% bis < 4,5 Gew.-%, wobei sich die Menge bezieht auf das Blockcopolymer, welches in der Zusammensetzung beziehungsweise in der Oberflächenbeschichtung vorliegt. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass insbesondere bei dem Vorsehen des Phasenvermittlers in diesem Anteil eine besonders effektive Defmierung beziehungsweise Stabilisierung der Phasengrenzen von Domänen aus Polysiloxan beziehungsweise aus Epoxidharz möglich ist. Somit konnte in überraschender Weise gefunden werden, dass die Zugabe eines Phasenvermittlers insbesondere in dieser Ausgestaltung besonders effektiv ist, um eine Antifoulingwirkung zu erzeugen ohne die mechanischen Eigenschaften signifikant herabzusetzen.

In überraschender Weise hat es sich ferner gezeigt, dass insbesondere durch die räumliche Anordnung der Polysiloxan-Domänen durch das entsprechende Vorsehen des Phasenvermittlers in dem hier beschriebenen Anteil besonders vorteilhaft auf die Effektivität der Antifoulingwirkung der hier beschriebenen Oberflächenbeschichtung Einfluss genommen werden kann. Diesbezüglich können insbesondere die beschriebenen Parameter vorteilhaft sein, um eine besonders effektive Antifoulingwirkung zu erreichen.

Insbesondere kann es ferner von Vorteil sein, dass die zweiten Blöcke aufweisend ein Polysiloxan Domänen ausbilden, die zumindest zum Teil eine Größe aufweisen in einem Bereich von > 1 gm bis < 35 pm, insbesondere von > 3 pm bis < 30 pm, beispielsweise von > 6 pm bis < 25 pm etwa von > 10 pm bis < 25 pm. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die zweiten Blöcke aufweisend ein Polysiloxan Domänen ausbilden, die zu einem Anteil von > 50%, bevorzugt > 80%, etwa > 95%, bezogen auf die Anzahl der Domänen, bevorzugt sämtliche vorhandenen Domänen, eine Größe aufweisen in dem vorstehend definierten Bereich. Die Größe der Domänen kann etwa ermittelbar sein mittels herkömmlicher Lasermikroskopie. In dieser Ausgestaltung ist es somit in anderen Worten vorgesehen, dass die Polysiloxan- Domänen eine Größe in dem vorstehend beschriebenen Bereich aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass das Ausbilden von Fouling unter Verwendung derartiger Größen der Polysiloxan- Domänen besonders effektiv verhindert oder reduziert werden konnte. Die entsprechende Größe der Domänen kann dabei auf einfache Weise einstellbar sein durch die Menge an zugegebenen Phasenvermittler sowie die bei der Copolymeristaion zur Erzeugung des Blockcopolymers zugegebene Menge an Polysiloxan, insbesondere relativ zu der Menge an zugegebenem Epoxidharz. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die zweiten Blöcke aufweisend ein Polysiloxan Domänen ausbilden, die zumindest zum Teil einen Abstand voneinander aufweisen in einem Bereich von > 0,7mhi bis < 4 gm, bevorzugt von > 1 mhi bis < 3mih. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die zweiten Blöcke aufweisend ein Polysiloxan Domänen ausbilden, die zu einem Anteil von > 50%, bevorzugt > 80%, etwa > 95%, bezogen auf die Anzahl der Domänen, bevorzugt sämtliche vorhandenen Domänen, einen Abstand voneinander aufweisen in einem Bereich von > 0,7mhi bis < 4mhi, bevorzugt von > 1 mhi bis < 3 gm. Die Größe des Abstands kann etwa wiederum ermittelbar sein mittels herkömmlicher Lasermikroskopie. Insbesondere, wenn ein Großteil der Domänen und dabei bevorzugt sämtliche Domänen zueinander einen Abstand in dem vorbeschriebenen Bereich aufweisen liegt eine sehr hohe Gleichmäßigkeit der Domänen auf der Oberfläche der Oberflächenbeschichtung vor.

In dieser Ausgestaltung ist es somit in anderen Worten vorgesehen, dass die Polysiloxan- Domänen jeweils zueinander, also zu den benachbarten Polysiloxan-Domänen, einen Abstand in dem vorstehend beschriebenen Bereich aufweisen. Es hat sich gezeigt, dass das Ausbilden von Fouling unter Verwendung derartiger Abstände der Polysiloxan-Domänen besonders effektiv verhindert oder reduziert werden konnte. Ferner kann durch die so erzielte besonders hohe Gleichmäßigkeit es erreicht werden, dass die Eigenschaften im Wesentlichen an jeder Position der Oberflächenbeschichtung gleich ist, die Oberflächenbeschichtung somit sehr homogene Eigenschaften aufweist. Die entsprechenden Abstände der Domänen können dabei wiederum auf einfache Weise einstellbar sein durch die Menge an zugegebenen Phasenvermittler sowie die bei der Copolymerisation zur Erzeugung des Blockcopolymers zugegebene Menge an Polysiloxan, insbesondere relativ zu der Menge an zugegebenem Epoxidharz.

Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die zweiten Blöcke aufweisend ein Polysiloxan Domänen ausbilden, die bezogen auf einen Gesamt-Flächenbereich der

Oberflächenbeschichtung einen Anteil an > 10% bis < 80% ausmachen. In anderen Worten sind in dieser Ausgestaltung > 10% bis < 80% der Oberfläche der Oberflächenbeschichtung durch entsprechende zweite Blöcke beziehungsweise Domänen aufweisend ein Polysiloxan gebildet.

Es hat sich wiederum gezeigt, dass das Ausbilden von Fouling unter Verwendung derartiger Oberflächenbelegungen durch die Polysiloxan-Domänen beziehungsweise mit einem entsprechenden Belegungsgrad besonders effektiv verhindert oder reduziert werden konnte. Die entsprechende Belegung der Domänen kann dabei auf einfache Weise einstellbar sein durch die Menge an zugegebenen Phasenvermittler sowie die bei der Copolymerisation zur Erzeugung des Blockcopolymers zugegebene Menge an Polysiloxan, insbesondere relativ zu der Menge an zugegebenem Epoxidharz.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale der Oberflächenbeschichtung wird hiermit auf die Beschreibung der Zusammensetzung, des Verfahrens zum Herstellen einer Zusammensetzung, des Verfahrens zum Beschichten eines Bauteils sowie auf die Figuren, das Beispiel und die Beschreibung der Figuren Bezug genommen, und umgekehrt.

Es wird ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung beschrieben, insbesondere zum Herstellen einer Zusammensetzung, wie diese vorstehend beschrieben ist, oder für eine Oberflächenbeschichtung, wie diese vorstehend beschrieben ist. Ein derartiges Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

a) Copolymerisieren eines Epoxidharz-Monomers und eines Polysiloxan-Monomers unter Ausbildung eines Blockcopolymers, wobei das Blockcopolymer wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke und eine Vielzahl zweiter Blöcke aufweist, wobei die ersten Blöcke ein Epoxidharz aufweisen und wobei die zweiten Blöcke ein Polysiloxan aufweisen;

b) Vernetzen der ersten Blöcke aufweisend ein Epoxidharz;

c) Hinzufügen eines Phasenvermittlers derart, dass der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt in einem Bereich von > 0,5 bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer;

d) gegebenenfalls Verdünnen des erhaltenen Gemisches.

Dabei können die Verfahrensschritte, insbesondere die Verfahrensschritte b) bis d) in der vorbeschriebenen Reihenfolge oder auch in einer zumindest teilweise abweichenden Reihenfolge erfolgen.

Durch das vorstehend beschriebene Verfahren kann somit eine Zusammensetzung erzeugt werden, wie diese vorstehend im Detail beschrieben ist und wie diese insbesondere verwendbar ist, um eine Oberflächenbeschichtung, insbesondere für aquatische Anwendungen zu erzeugen, wie diese vorstehend ebenfalls beschrieben ist.

Ein derartiges Verfahren umfasst zunächst gemäß Verfahrensschritt a) das Copolymerisieren eines Epoxidharz-Monomers und eines Polysiloxan-Monomers unter Ausbildung eines Copolymers, wobei das Copolymer beziehungsweise das Block-Copolymer wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke und eine Vielzahl zweiter Blöcke aufweist, wobei die ersten Blöcke ein Epoxidharz aufweisen und wobei die zweiten Blöcke ein Polysiloxan aufweisen. Um ein derartiges Copolymer zu erzeugen werden somit Monomereinheiten aus einem Epoxidharz auf der einen Seite und aus einem Polysiloxan auf der anderen Seite miteinander verbunden beziehungsweise copolymerisiert. Unter Monomereinheiten beziehungsweise Monomerblöcken mit Bezug auf das Copolymer können im Sinne der vorliegenden Erfindung auch bereits zum Teil polymerisierte Einheiten verstanden werden. Dadurch entsteht das Copolymer aus den entsprechenden Monomerblöcken. Das zu erzeugende Copolymer beziehungsweise der Anteil der jeweiligen Blöcke kann in für den Fachmann unmittelbar verständlicher Weise gesteuert werden durch die Auswahl der Menge der jeweiligen Monomereinheiten. Bezüglich des Copolymers wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Als Ausgangssubstanzen können dabei insbesondere verwendet werden ein Epoxidharz und ein Polysiloxan welches eine oder mehrere funktionelle Gruppen aufweist, die mit der Epoxidgruppe eine Reaktion unter Ausbildung einer kovalenten Bindung eingehen. Beispielsweise kann das Polysiloxan ein Polydimethylsiloxan sein und/oder aminfünktionalisiert sein.

Gemäß Verfahrensschritt b) erfolgt ferner das Vernetzen der Epoxidblöcke. Dies kann in an sich bekannter Weise realisiert werden durch das Verwenden eines für Epoxidharze bekannten Härtersystems. Insbesondere kann eine Härtung erfolgen unter Verwendung eines Aminhärters, wie insbesondere eines Polyaminhärters unter an sich bekannten Bedingungen.

Gemäß Verfahrensschritt c) erfolgt ferner das Hinzufügen eines Phasenvermittlers. Der Phasenvermittler kann insbesondere eine Stabilisierung und Definierung der Phasengrenzen beziehungsweise der Monomerblöcke ermöglichen. Dadurch kann der Phasenvermittler die Struktur der Polysiloxanblöcke in den Epoxidharzblöcken definieren und so insbesondere eine effektive Antifoulingwirkung ermöglichen. Auch bezüglich einer bevorzugten Herstellung und Art des Phasenvermittlers wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.

Dabei hat es sich in überraschender Weise herausgestellt, dass das Mengenverhältnis des Phasenvermittlers mit Bezug auf das Blockcopolymer einen signifikanten Einfluss auf die aus der Zusammensetzung erzeugte Oberflächenbeschichtung aufweist. Im Detail konnte gefunden werden, dass insbesondere dann, wenn es vorgesehen ist, dass der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 0,5 Gew.-% bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, in der Zusammensetzung vorliegt, eine Oberfläche erhalten werden kann, die gegenüber außerhalb dieses Bereichs liegenden Beispielen die Oberfläche hinsichtlich der Antifouling-Eigenschaften deutlich verbessert werden konnte. Somit kann insbesondere dann, wenn der Phasenvermittler in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 0,5 Gew.-% bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, in der Zusammensetzung vorliegt, eine besonders effektive Antifoulingwirkung erzielt werden. Gegebenenfalls kann es für eine Applizierung von Vorteil sein, wenn die Zusammensetzung verdünnt wird. Dies kann unter Verwendung bekannter Verdünner beziehungsweise Lösungsmittel, etwa von Härtersystemen mit einem Verdünner, realisiert werden, wie dies dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist. Eine so erzeugte Zusammensetzung beziehungsweise eine hierdurch erzeugbare Oberflächenbeschichtung kann eine hohe mechanische Stabilität aufweisen und gleichermaßen eine effektive Antifoulingwirkung besitzen. Ferner kann eine derartige Zusammensetzung problemlos applizierbar sein. Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, wenn Verfahrensschritt c) unter Verwendung eines Dissolvers durchgeführt wird. Unter einem Dissolver ist in an sich bekannter Weise ein Scheibenrührer zu verstehen, bei dem beispielsweise an einer senkrechten Rührwelle eine mit Zähnen besetzte Rührscheibe angebracht ist, die in das Gemisch getaucht werden kann. Setzt sich die Scheibe in Drehbewegung entstehenden dabei Scherkräfte, welche ein effektives Einarbeiten des Phasenvermittlers in das Blockcopolymer, welches etwa in einem Lösemittel vorliegt, ermöglichen. Derartige Mischvorrichtungen sind etwa für Lackanwendungen bekannt und bewirken bei dem hier beschriebenen Verfahren, dass der Phasenvermittler effektiv und gleichmäßig in das Copolymer eingearbeitet werden kann. Dadurch können die vorteilhaften Eigenschaften des Phasenvermittlers unter Verwendung eines Dissolvers besonders effektiv zum Tragen kommen.

Grundsätzlich sollte ein Emulgieren beziehungsweise Dispergieren des Phasenvermittlers derart erfolgen, dass bei einem Einmischvorgang eine einheitliche beziehungsweise gleichmäßige Mischung entsteht, der Phasenvermittler somit gleichmäßig verteilt eingetragen wird.

Dabei kann es besonders bevorzugt sein, dass eine Rührgeschwindigkeit in einem Bereich von > 500 Umdrehungen/Minute bis < 900 Umdrehungen/Minute, etwa von 700 Umdrehungen /

Minute, verwendet wird. Es hat sich gezeigt, dass die Rührgeschwindigkeit als Parameter einen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Einarbeitung des Phasenvermittlers und damit auf die Größe der Polysiloxan-Domänen aufweisen kann, wobei sich insbesondere diese Rührgeschwindigkeit als vorteilhaft für eine besonders vorteilhafte Größe der Domänen erwiesen hat. Grundsätzlich können sich die Domänen bei einer höheren Rührgeschwindigkeit verkleinern, wohingegen die Größe der Domänen sich bei einer niedrigeren Rührgeschwindigkeit vergrößern kann. Dadurch ist ersichtlich, dass beispielsweise die Domänengröße einstellbar ist unter Verwendung einer spezifischen Rührgeschwindigkeit, was unabhängig der konkreten Ausgestaltung des Dissolvers beziehungsweise des Mischers möglich ist.

Bezüglich des Dispergierens kann es bevorzugt sein, dass die Dauer des Dispergierens vergleichsweise lange erfolgt. Es hat sich gezeigt, dass die Domänen aus Polysiloxan in der Beschichtung gewölbt sein können, wobei eine Wölbung nach außen, also zu der dem Substrat gegenüberliegenden Seite, von besonderem Vorteil sein kann. Bei vergleichsweise geringerer Dispergierdauer kann eine Wölbung nach Innen stattfinden. Somit kann es grundsätzlich bevorzugt sein, wenn die Domänen aus Polysiloxan in der Beschichtung mit einer Wölbung nach außen beziehungsweise konvex geformt sind. Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des Verfahrens zum Herstellen einer Zusammensetzung wird hiermit auf die Beschreibung der Oberflächenbeschichtung, der Zusammensetzung, sowie des Verfahrens zum Beschichten eines Substrats sowie auf die Figuren, das Beispiel und die Beschreibung der Figuren Bezug genommen, und umgekehrt.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats beschrieben. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

a) Bereitstellen eines Substrats;

b) Bereitstellen einer Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung; und c) Aufträgen der Zusammensetzung auf das Substrat,

wobei die Zusammensetzung ausgestaltet ist, wie dies vorstehend im Detail beschrieben ist.

Eine so erzeugte Oberflächenbeschichtung kann eine hohe mechanische Stabilität aufweisen und gleichermaßen eine effektive Antifoulingwirkung besitzen. Ferner kann eine derartige Zusammensetzung problemlos applizierbar sein. Dabei kann die Zusammensetzung zur Ausbildung der Oberflächenbeschichtung nach einem Aufbringen gegebenenfalls getrocknet werden. Ferner kann ein Aufträgen der Zusammensetzung auf das Substrat durch an sich bekannte Applikationsverfahren, wie etwa aufstreichen, Aufsprühen, usw. erfolgen. Insbesondere können aus der Lackbeschichtung bekannte Prozesse verwendet werden.

Die Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung können es in besonders vorteilhafter Weise ermöglichen, dass die Oberflächenbeschichtung für aquatische Anwendungen besonders geeignet ist. Wie dies vorstehend in größerem Detail beschrieben ist, kann das beschichtete Substrat insbesondere ein Rumpf für Wasserfahrzeuge oder ein aquatisches statisches Element sein. So kann das hier beschriebene Verfahren zum Beschichten eines Substrats insbesondere ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats für aquatische Anwendungen mit einer Antifoulingbeschichtung sein. Andere Anwendungen umfassen das Verhindern von Anlagerungen von Eis. Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die Dicke der auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung in Abhängigkeit von dem Anteil des Polysiloxans in der Zusammensetzung gewählt wird. In überraschender Weise hat sich gezeigt, dass zwischen der Schichtdicke der aufgetragenen Beschichtung und dem Gehalt an Polysiloxan gegebenenfalls eine Wechselwirkung bestehen kann dahingehend, dass, um eine besonders vorteilhafte Antifoulingwirkung zu erhalten, die Schichtdicke in Abhängigkeit des Siloxananteils gewählt werden sollte. Grundsätzlich konnte gefunden werden, dass es besonders vorteilhaft ist, dass bei steigendem Anteil an Siloxan in der Zusammensetzung die Schichtdicke verringert werden sollte beziehungsweise dass bei fallendem Anteil an Siloxan in der Zusammensetzung die Schichtdicke vergrößert werden sollte. Beispielhafte Schichtdicken bei einem Gesamtanteil an Siloxan von 2,5 Gew.-% bezogen auf das Copolymer als auch auf den Phasenvermittler liegen bei 28pm.

Hinsichtlich weiterer Vorteile und technischer Merkmale des Verfahrens zum Beschichten eines Substrats wird hiermit auf die Beschreibung der Oberflächenbeschichtung der Zusammensetzung, sowie des Verfahrens zum Herstellen einer Zusammensetzung sowie auf die Figuren, das Beispiel und die Beschreibung der Figuren Bezug genommen, und umgekehrt.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen und Beispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können, und wobei die Erfindung nicht auf die folgende Zeichnung, die folgende Beschreibung und das folgende Ausführungsbeispielbeschränkt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Oberflächenbeschichtung der Erfindung;

Fig. 2 eine Detailansicht der Oberflächenbeschichtung aus Fig. la;

Fig. 3 eine Ansicht einer Oberflächenbeschichtung in einer ersten Ausgestaltung;

Fig. 4 eine Ansicht einer Oberflächenbeschichtung in einer weiteren Ausgestaltung; und Fig. 5 eine Ansicht einer Oberflächenbeschichtung in einer weiteren Ausgestaltung.

In den Figuren 1 und 2 sind in einer Draufsicht eine Oberflächenbeschichtung 10 gezeigt. Dabei zeigt Figur 1 eine Übersichtsansicht und Figur 2 zeigt die Oberflächenbeschichtung 10 in größerem Detail. Die Oberflächenbeschichtung 10 dient insbesondere für aquatische Anwendungen, etwa als Antifoulingbeschichtung.

Es ist zu erkennen, dass die Oberflächenbeschichtung 10 ein Blockcopolymer 12 aufweist, wobei das Blockcopolymer 12 wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke 14 und eine Vielzahl zweiter Blöcke 16 aufweist, wobei die ersten Blöcke 14 ein Epoxidharz aufweisen und wobei die zweiten Blöcke 16 ein Polysiloxan, etwa aus PDMS, aufweisen. Die ersten Blöcke 14 bilden eine Matrix 18 aus, in der die zweiten Blöcke 16 Domänen 20 aus Polysiloxan ausbilden. Um eine derartige Struktur zu erzeugen beziehungsweise zu stabilisieren ist ein nicht-kovalent beziehungsweise physikalisch gebundener Phasenvermittler 22 vorgesehen. Dies ist in größerem Detail in der Figur 2 gezeigt. Der Phasenermittler 22 ist aus hydrophoben Bereichen 26 und hydrophilen Bereichen 24 aufgebaut. Dabei wechselwirken die hydrophoben Bereiche 26 mit den Domänen 20 und die hydrophilen Bereiche 24 wechselwirken mit der Epoxidharzmatrix 18. So können die entsprechenden Phasengrenzen stabilisiert und eine definierte Belegung der Beschichtung mit den Domänen 18 ermöglicht werden. In anderen Worten diffundiert der hydrophobe Anteil 26 des Phasenvermittlers 22 in die hydrophobe PDMS Blockcopolymermizelle. Da der restliche Teil des Phasenvermittlers 22 in der Matrix 18 verweilt, findet eine Art„sterische Stabilisierung“ der PDMS angereicherten Mizelle statt.

Eine derartige Oberflächenbeschichtung erlaubt durch die Domänen 18 effektive Antifoulingeigenschaften und durch die Matrix 16 eine hohe mechanische Stabilität. Bei aquatischen Anwendungen kann so das Auftreten von Fouling verhindert werden. Selbst, wenn jedoch Fouling auftritt, können effektive Reinigungsprozesse durchgeführt werden, wie etwa mittels eins Hochdruckstrahlers oder mittels Ultraschall, ohne die Oberflächenbeschichtung 10 zu beschädigen.

Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die zweiten Blöcke 14 aufweisend ein Polysiloxan Domänen 20 ausbilden, die zumindest zum Teil eine Größe aufweisen in einem Bereich von > 1 pm bis < 35 pm, insbesondere von > 3 pm bis < 30 pm, beispielsweise von > 6 pm bis < 25 pm etwa von > 10 pm bis < 25 pm. Diese Größe ist durch den Durchmesser und als solches durch den Pfeil 28 gekennzeichnet.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die zweiten Blöcke 14 aufweisend ein Polysiloxan Domänen 20 ausbilden, die zumindest zum Teil einen Abstand voneinander aufweisen in einem Bereich von > 0,7pm bis < 4pm, bevorzugt von > lpm bis < 3pm. Der Abstand ist durch den Pfeil 30 gekennzeichnet.

Eine beispielhafte Erzeugung einer Oberflächenbeschichtung 10 ist im Folgenden Beispiel beschrieben. Beispielhafte Substanzen zur Erzeugung der Oberflächenbeschichtung 10 sind in der Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Eine Herstellung erfolgt dann beispielsweise wie folgt.

Herstellung des Phasenvermittlers:

In einem Dreihalskolben (100 ml) werden Bayhydur 3100 (m = 2,52g) und Butylacetat (BuAc) (m = 0,8g) unter Schutzgas gerührt. Es werden nun Dimethylbenzylamin (DBA) und Monocarbinol-PDMS (m = 6,26g) in einem Tropftrichter vorgelegt. Anschließend werden die beiden gemischten Substanzen über einen Zeitraum von ca. 15 min in das Reaktionsgefäß gegeben. Ist die Zutropfzeit erreicht wird das Gemisch für weitere 24 h bei Raumtemperatur gerührt.

Herstellung des Epoxidharz-PDMS Copolymers: Beckopox EP 128 (m = 200g) wird im ersten Schritt in 5 g Butylacetat und DBA's (m = 2g) gelöst und gerührt. Danach werden 5 Gew.-% des bisaminopropyl-terminierten PDMS über einen Tropftrichter hinzugegeben. Die Menge des aminopropyl PDMS bezieht sich hier auf die Einwaage des Epoxidharzes„Beckopox EP 128“, so dass lOg hinzugegeben werden. Ist das aminopropyl-PDMS hinzugegeben wird das Gemisch für weitere 24h bei Raumtemperatur gerührt.

Herstellung der mikrophasenseparierenden Beschichtung:

Der reaktive Phasenvermittler wird nun mit dem Epoxidharz-PDMS Copolymer gemischt. Das Reaktionsgemisch wird auf 60 °C erhitzt. Nach 4 h Reaktionszeit wird das Gemisch abgekühlt. Anschließend wird Beckopox EH 637 langsam unter Rühren hinzugegeben, beispielsweise mit dem unter dem Namen Dispermat vertriebene Dissolver der Firma VMA-Gretzmann GmbH, so dass die Mischung homogen erscheint. Dabei wird grundsätzlich der Phasenvermittler derart eingesetzt, dass er in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 0,5 bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf das Copolymer, vorliegt. Nach 30 Minuten wird der Lack auf Spritzviskosität verdünnt und auf ein Substrat aufgespritzt. Anschließend wird die Beschichtung getrocknet.

Eine derartige Oberflächenbeschichtung 10 kann besonders effektive Antifoulingwirkung ermöglichen, wie dies nachfolgend gezeugt wird.

Mithilfe eines Antifouling-Schnelltests der Firma LimnoMar wurde eine Oberfläche mit verschiedenen Beschichtungen auf Fouling untersucht. Dazu werden je Testformulierung drei beschichtete Objektträger unter Freilandbedingungen so aus gelagert, dass sich dort ausschließlich Seepockensaat ansiedelt. Im Vergleich zu Labortests mit Cyprislarven sind die Seepocken im Freiland deutlich "ansiedlungsfreudiger", was zuverlässige, realistische und schnelle Ergebnisse liefert. Nach spätestens einer Woche erfolgt die Auswertung durch Auszählen der Seepocken im Vergleich zu parallel getesteten Kontrollbeschichtungen. Das System wurde einem Seepockenlarventest unterzogen. Das Potenzial des optimierten Systems bestätigte sich im Seepockenlarven Schnelltest (s. Tabelle 2).

Tabelle 2: Härte bzw. - Schnelltest mit juvenilen Seepocken nach 7 Tagen Exposition in der Nordsee Nach 7 T agen der Exposition haben sich lediglich 14 Cypris-Larven auf der erfindungsgemäßen

Probenoberfläche angesiedelt. Dieses Ergebnis war auch weitaus besser als die Positiv- Referenz. Das positive Ergebnis lässt sich sehr gut anhand der Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung erklären. Das erfindungsgemäße System weist eine einheitliche mit Silikondomänen belegte Oberfläche auf. Der Abstand zwischen den einzelnen Domänen ist viel kleiner als der Durchmesser des Haftungsapparates einer Cypris-Larve (20*30 pm).

In den Figuren 3 und 4 sind ferner Abbildungen von Oberflächenbeschichtungen 10 gezeigt, die den Phasenvermittler 22 in einer Menge aufweisen, die außerhalb des beanspruchten Bereichs liegen, wobei Figur 3 einen Bereich zeigt, der unterhalb des beanspruchten Bereichs von > 50 bis < 100 Gew.-%, bezogen auf das Blockcopolymer 22, liegt und wobei Figur 4 einen Bereich zeigt, der oberhalb des beanspruchten Bereichs von > 50 bis < 100 Gew.-%, bezogen auf das Blockcopolymer 22, liegt. Somit zeigen die Figuren 3 und 4 eine nicht erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung 10.

Demgegenüber zeigt die Figur 5 eine Abbildung einer Oberflächenbeschichtung 10, die den Phasenvermitler 22 in einer Menge aufweist, die innerhalb des beanspruchten Bereichs von > 50 Gew.-% bis < 100 Gew.-%, bezogen auf das Blockcopolymer 22 liegt. Somit zeigt die Figur 5 eine erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung 10.

Dabei ist zu erkennen, dass die erfindungsgemäße Oberflächenbeschichtung gemäß Figur 5 sehr gleichmäßig ist und die Domänen 20 eine einheitliche Größe aufweisen. Dadurch können im Gegensatz zu den Oberflächenbeschichtungen der Figuren 3 und 4 deutlich verbesserte Antifoulingeigenschaften auftreten.

Bezugszeichen

10 Oberflächenbeschichtung 12 Blockcopolymer

14 erste Blöcke

16 zweite Blöcke

18 Matrix

20 Domänen

22 Phasenvermittler

24 hydrophiler Bereich 26 hydrophober Bereich

28 Pfeil

30 Pfeil

Claims

Patentansprüche

1. Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung (10), insbesondere für aquatische Anwendungen, aufweisend ein Blockcopolymer (12), wobei das Blockcopolymer (12) wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke (14) und eine Vielzahl zweiter Blöcke (16) aufweist, wobei die ersten Blöcke (14) ein Epoxidharz aufweisen und wobei die zweiten Blöcke (16) ein Polysiloxan aufweisen, und wobei die Zusammensetzung einen Härter und einen von dem Härter verschiedenen amphiphilen Phasenvermittler (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvermittler (22) in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 50 bis < 100 Gew.-%, bezogen auf das Blockcopolymer (12), liegt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvermittler (22) aus einem hydrophoben Anteil (26) und einem hydrophilen Anteil (24) aufgebaut ist, wobei der hydrophobe Anteil (26) eine Molmasse aufweist, die in einem Bereich liegt von > 75% bis < 125%, bezogen auf die Polysiloxan-Monomereinheit des Blockcopolymers (12).

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvermittler (22) aus einem hydrophoben Anteil (26) und einem hydrophilen Anteil (24) aufgebaut ist, wobei der hydrophobe Anteil (26) eine Molmasse aufweist, die in einem Bereich liegt von > 700 g/mol bis < 1500 g/mol%.

4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenvermittler (22) zumindest zum Teil rein physikalisch gebunden vorliegt.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polysiloxan ein Polydimethylsiloxan ist.

6. Oberflächenbeschichtung für ein Substrat, wobei die Oberflächenbeschichtung (10) auf dem Substrat aufgetragen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung (10) aus einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet ist.

7. Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten

Blöcke (16) aufweisend ein Polysiloxan Domänen (20) ausbilden, die zumindest zum Teil eine Größe aufweisen in einem Bereich von > 1 mhi bis < 35 mhi.

8. Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Blöcke (16) aufweisend ein Polysiloxan Domänen (20) ausbilden, die zumindest zum Teil einen Abstand voneinander aufweisen in einem Bereich von > 0,7pm bis < 4pm, bevorzugt von > 1 mhi bis < 3mhi.

9. Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Blöcke (16) aufweisend ein Polysiloxan Domänen (20) ausbilden, die bezogen auf einen Flächenbereich der Oberflächenbeschichtung (10) einen Anteil an > 10% bis < 80% ausmachen.

10. Oberflächenbeschichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Bauteil für aquatische Anwendungen ist.

11. Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Rumpf für ein Wasserfahrzeug ist, oder dass das Bauteil ein statisches Element oder eine Leitung zum Führen von Wasser ist.

12. Verfahren zum Herstellen einer Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung (10), insbesondere für eine Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder für eine Oberflächenbeschichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 11 aufweisend die V erfahrensschritte :

a) Copolymerisieren eines Epoxidharz-Monomers und eines Polysiloxan-Monomers unter Ausbildung eines Blockcopolymers (12), wobei das Blockcopolymer (12) wenigstens eine Vielzahl erster Blöcke (14) und eine Vielzahl zweiter Blöcke (16) aufweist, wobei die ersten Blöcke (14) ein Epoxidharz aufweisen und wobei die zweiten Blöcke (16) ein Polysiloxan aufweisen;

b) Vernetzen der ersten Blöcke (14) aufweisend ein Epoxidharz;

c) Hinzufügen eines Phasenvermittlers (22), derart, dass der Phasenvermittler (22) in einem Anteil vorliegt, der in einem Bereich von > 0,5 bis < 4,5 Gew.-%, bezogen auf das

Blockcopolymer (12), liegt; und

d) gegebenenfalls Verdünnen des erhaltenen Gemisches.

13. Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt d) durchgeführt wird unter V erwendung eines Dissolvers bei einer Rührgeschwindigkeit von >500

- <900 Umdrehungen/Minute Umdrehungen / Minute.

14. Verfahren zum Beschichten eines Substrats, aufweisend die Verfahrensschritte:

a) Bereitstellen eines Substrats;

b) Bereitstellen einer Zusammensetzung für eine Oberflächenbeschichtung (10); und c) Aufträgen der Zusammensetzung auf das Substrat,

dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ausgestaltet ist nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der auf das

Substrat aufgebrachten Oberflächenbeschichtung (10) in Abhängigkeit des Anteils des Polysiloxans in der Zusammensetzung gewählt wird.