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Die
Erfindung betrifft eine Bewuchs hemmende Beschichtung, ein Verfahren
zu ihrer Herstellung und deren Verwendung.
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Das
Prinzip von selbstreinigenden Beschichtungen, welche mit der atmosphärischen
Luft in Kontakt stehen und nur gelegentlich mit Wasser beaufschlagt
werden, ist allgemein bekannt. Diese Beschichtungen müssen zum
Erzielen einer guten Selbstreinigung einer Oberfläche neben
einer sehr hydrophoben Oberfläche auch
eine gewisse Rauhigkeit aufweisen. Eine geeignete Kombination aus
Struktur und Hydrophobie macht es möglich, dass schon geringe Mengen
bewegten Wassers auf der Oberfläche
haftende Schmutzpartikel mitnehmen und die Oberfläche reinigen
(
WO 96/04123 ;
US3354022 ).
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Aus
EP-A-933388 ist
weiterhin bekannt, dass für
solche selbstreinigenden Oberflächen
ein Aspektverhältnis
von > 1 und eine Oberflächenenergie
von weniger als 20 mN/m erforderlich ist. Das Aspektverhältnis ist
hierbei definiert als der Quotient von Höhe zur Breite der Struktur.
Vorgenannte Kriterien sind in der Natur, beispielsweise im Lotusblatt,
realisiert. Die aus einem hydrophoben, wachsartigen Material gebildete
Oberfläche
der Pflanze weist Erhebungen auf, die einige μm voneinander entfernt sind.
Wassertropfen kommen im Wesentlichen nur mit den Spitzen der Erhebungen
in Berührung.
Solche Wasser abstoßenden
Oberflächen sind
beispielsweise in
EP-A-909747 ,
WO 00/58410 oder
US 5599489 beschrieben.
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Ein
Bedarf an derart modifizierten Oberflächen besteht nicht nur bei
Gegenständen,
die von atmosphärischer
Luft umgeben sind, sondern im Besonderen auch beim Betrieb von Gegenständen, welche
ganz oder teilweise von Wasser umspült werden, um deren Besiedlung
mit aquatischen Organismen zu behindern. Dies können beispielsweise Wände, Oberflächen von
Behältern,
Spundwänden,
Buhnen, Pfosten und anderen tragenden Konstruktionen, welche mit
Süßwasser
oder Meerwasser in länger
andauerndem Kontakt stehen sein. Der Besiedlungsdruck unter Wasser
ist sehr groß.
So sind Larven und Sporen von rund 6000 Arten mariner Lebewesen
bekannt, die sich auf festen Oberflächen niederlassen um dort permanent
aufzuwachsen.
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Die
Sekrete der anhaftenden Organismen können die Korrosion der Werkstoffe
fördern.
Insbesondere wird die Kontur des Schiffskörpers durch den dreidimensional
hervorstehenden Bewuchs derart verändert, dass der Strömungswiderstand
sich im um durchschnittlich 15 % erhöht, was einen höheren Treibstoffverbrauch
zur Folge hat.
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Als
Abhilfe werden biozide Anstriche aufgetragen um die Larven und Sporen
der unerwünschten
Organismen fernzuhalten oder abzutöten. Hierzu gehören Überzüge, in denen
auslaugbare, für
Wasserorganismen giftige Substanzen enthalten sind. Derartige Stoffe
können
organischer Natur sein, wie beispielsweise chlorierte aromatische
Kohlenwasserstoffe wie DDT, oder sie können anorganischer Natur sein
wie beispielsweise Kupferoxid oder Kupferthiocyanat, oder es kann
sich um metallorganische Stoffe handeln, wie beispielsweise um Alkylborate
oder Alkylzinnverbindungen.
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Ein
Nachteil dieser bioziden Anstriche nach dem Stand der Technik besteht
darin, dass die ausgelaugten Substanzen über lange Zeiträume hinweg
das Wasser und die Sedimente der Gewässer verschmutzen und somit
unerwünschte
schädliche
Wirkungen entfalten können.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der vorhandene Schutzanstrich
in regelmäßigen Zeitabständen entfernt
und durch einen neuen Anstrich ersetzt werden muss. Dies führt zu Entsorgungskosten
für den
anfallenden Sondermüll,
zu Materialkosten für
den Neuanstrich und zu Lohnkosten.
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Zur
Vermeidung dieser Nachteile existieren gemäß Stand der Technik Verfahren,
welche ohne Giftstoffe aufgrund physikalischer Effekte das unerwünschte Biofouling
eindämmen
sollen. Dies können Überzüge aus gelartigen
Silikonpolymeren auf der Schiffshülle sein oder das Aufbringen
eines fellartigen Textilgewebes, dessen Fasern durch Ihre Bewegungen
bei langsamer Fahrt die Ansiedlung der Larven verhindern.
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Diese
letztgenannten Methoden vermeiden zwar giftige Stoffe, sind aber
in der Herstellung und Anbringung aufwändig oder von den Materialien
her teuer und bleiben daher auf Spezialfälle beschränkt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung
von Bewuchs hemmenden Beschichtungen bereitzustellen, bei dem die
Oberflächen
von Gegenständen
mit einer Material sparenden, sehr dünnen, im Gebrauch stabilen
und dauerhaften Beschichtung ausgerüstet werden können.
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Gegenstand
der Erfindung ist eine Bewuchs hemmende Beschichtung, bestehend
aus einer harzartigen, nanoskalige hydrophobe Partikel enthaltenden
Bindemittelschicht, wobei
- – die Partikel sich sowohl
in der Bindemittelschicht befinden, als auch aus ihr herausragen,
- – das
Verhältnis
Partikel/Bindemittel 2,5 bis 5 ist und
- – die
Konzentration der Partikel in der Bindemittelschicht 0,01 bis 1
g/m2 ist.
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Im
Sinne der Erfindung bedeutet Bewuchs hemmend, dass die Ansiedlung
von Mollusken und großwüchsigen
Algen auf der Oberfläche
des Gegenstandes reduziert oder ganz vermieden wird.
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Die
erfindungsgemäße Beschichtung
ist eine dauerhafte Beschichtung. Unter dauerhaft ist zu verstehen,
dass sich die erfindungsgemäße Beschichtung
in strömendem
Wasser über
einen langen Zeitraum nicht wieder von dem Gegenstand ablösen lässt. Die
Nutzungsdauer hängt
von der Zusammensetzung des Wassers und der Wassertemperatur ab.
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Die
Schichtdicke der erfindungsgemäßen Beschichtung
kann innerhalb weiter Grenzen variiert werden. In der Regel beträgt sie,
inklusive der aus ihr herausragenden Partikel, 0,1–100 μm.
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Die
hydrophoben Eigenschaften der nanoskaligen Partikel können inhärent vorhanden
sein, wie beispielsweise beim Polytetrafluorethylen (PTFE). Es können aber
auch hydrophile Partikel eingesetzt werden, die erst nach einer
geeigneten Behandlung hydrophobe Eigenschaften aufweisen.
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Als
nanoskalige, hydrophobe Partikel können Silikate, Mineralien,
Metalloxidpulver, Metallpulver, Pigmente und/oder Polymeren eingesetzt
werden.
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Bevorzugt
können
nanoskalige, hydrophobe Metalloxidpartikel eingesetzt werden.
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Besonders
vorteilhaft können
pyrogen hergestellte Metalloxidpartikel eingesetzt werden, die eine BET-Oberfläche von
20 bis 400 m2/g und insbesondere von 35
bis 300 m2/g aufweisen. Pyrogen hergestellte Metalloxidpartikel
im Sinne der Erfindung umfassen Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid
und/oder Zinkoxid, sowie Mischoxide der vorgenannten Verbindungen.
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Unter
pyrogen sind durch Flammenoxidation und/oder Flammenhydrolyse erhaltene
Metalloxidpartikel zu verstehen. Dabei werden oxidierbare und/oder
hydrolysierbare Ausgangstoffe in der Regel in einer Wasserstoff-Sauerstoffflamme
oxidiert, beziehungsweise hydrolysiert. Als Ausgangsstoffe für pyrogene
Verfahren können
organische und anorganische Stoffe eingesetzt werden. Besonders
geeignet sind beispielsweise die gut verfügbaren Chloride, wie Siliciumtetrachlorid,
Aluminiumchlorid oder Titantetrachlorid. Geeignete organische Ausgangsverbindungen
können
beispielsweise Alkoholate, wie Si(OC2H5)4, Al(OiC3H7)3 oder
Ti(OiPr)4 sein. Die so erhaltenen Metalloxidpartikel
sind weitestgehend porenfrei und weisen auf der Oberfläche freie Hydroxylgruppen
auf. In der Regel liegen die pyrogenen Metalloxidpartikel wenigstens
teilweise in Form aggregierter Primärpartikel vor. In der vorliegenden
Erfindung werden Metalloidoxide, wie beispielsweise Siliciumdioxid,
als Metalloxid bezeichnet.
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Die
pyrogenen Metalloxide erhalten durch Oberflächenmodifizierungsreagentien,
die mit aktiven Gruppen an der Oberfläche reagieren, ihre hydrophoben
Eigenschaften. Bevorzugt können
hierzu die folgenden Silane, einzeln oder als Mischung, eingesetzt
werden:
Organosilane (RO)
3Si(C
nH
2n+1) und (RO)
3Si(C
nH
2n-1)
mit R = Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, Butyl und
n = 1–20.
Organosilane
R'
x(RO)
ySi(C
nH
2n+1)
und R'
x(RO)
ySi(C
nH
2n-1)
mit R = Alkyl, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, Butyl; R' = Alkyl, wie Methyl,
Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, Butyl; R' = Cycloalkyl; n = 1–20; x + y = 3, x = 1, 2; y
= 1, 2.
Halogenorganosilane X
3Si(C
nH
2n+1) und X
3Si(C
nH
2n-1)
mit X = Cl, Br; n = 1–20.
Halogenorganosilane
X
2(R')Si(C
nH
2n+1) und X
2(R')Si(C
nH
2n-1) mit X = Cl,
Br, R' = Alkyl,
wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl,
Butyl-; R' = Cycloalkyl;
n = 1–20
Halogenorganosilane
X(R')
2Si(C
nH
2n+1) und X(R')
2Si(C
nH
2n-1) mit X = Cl,
Br; R' = Alkyl,
wie Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, 1-Propyl-, Butyl-; R' = Cycloalkyl; n
= 1–20
Organosilane
(RO)
3Si(CH
2)
m-R' mit
R = Alkyl, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl-; m = 0,1–20; R' = Methyl, Aryl wie -C
6H
5, substituierte Phenylreste, C
4F
9, OCF
2-CHF-CF
3, C
6F
13,
OCF
2CHF
2, S
x-(CH
2)
3Si(OR)
3;
Organosilane (R'')
x(RO)
ySi(CH
2)
m-R' mit R'' = Alkyl, x + y = 3; Cycloalkyl, x =
1,2, y = 1,2; m = 0,1 bis 20; R' = Methyl,
Aryl, wie C
6H
5,
substituierte Phenylreste, C
4F
9,
OCF
2-CHF-CF
3, C
6F
13, OCF
2CHF
2, S
x-(CH
2)
3Si(OR)
3, SH, NR'R''R''' mit R' = Alkyl, Aryl; R'' =
H, Alkyl, Aryl; R''' = H Alkyl, Aryl, Benzyl, C
2H
4NR''''R''''' mit R'''' = H, Alkyl und R''''' =
H, Alkyl.
Halogenorganosilane X
3Si(CH
2)
m-R' X = Cl, Br; m =
0,1–20;
R' = Methyl, Aryl
wie C
6H
5, substituierte
Phenylreste, C
4F
9,
OCF
2-CHF-CF
3, C
6F
13, O-CF
2-CHF
2, S
x-(CH
2)
3Si(OR)
3, wobei R = Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl
und x = 1 oder 2, SH.
Halogenorganosilane RX
2Si(CH
2)
mR' X = Cl, Br; m =
0, 1–20;
R' = Methyl, Aryl
wie C
6H
5, substituierte
Phenylreste, C
4F
9,
OCF
2-CHF-CF
3, C
6F
13, O-CF
2-CHF
2, -OOC(CH
3)C=CH
2, -S
x-(CH
2)
3Si(OR)
3, wobei R = Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl
und x = 1 oder 2, SH.
Halogenorganosilane R
2XSiCH
2)
mR' X = Cl, Br; m =
0,1–20;
R' = Methyl, Aryl
wie C
6H
5, substituierte
Phenylreste, C
4F
9,
OCF
2-CHF-CF
3, C
6F
13, O-CF
2-CHF
2, -S
x-(CH
2)
3Si(OR)
3, wobei R = Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl
und x = 1 oder 2, SH.
Silazane R'R
2SiNHSiR
2R' mit
R,R' = Alkyl, Vinyl,
Aryl.
Cyclische Polysiloxane D3, D4, D5 und ihre Homologen,
wobei unter D3, D4 und D5 cyclische Polysiloxane mit 3, 4 oder 5
Einheiten des Typs -O-Si(CH
3)
2 verstanden
wird, z.B. Octamethylcyclotetrasiloxan = D4.
Polysiloxane bzw. Silikonöle des Typs
mit R = Alkyl,
R' = Alkyl, Aryl, H
R'' = Alkyl, Aryl
R''' =
Alkyl, ArylH
Y = CH
3, H, C
zH
2z+1 mit z = 1–20,
Si(CH
3),
Si(CH
3)
2H, Si(CH
3)
2OH, Si(CH
3)
2(OCH
3),
Si(CH
3)
2(C
zH
2z+1)
wobei
R' oder R'' oder R''' (CH
2)
z-NH
2 und
z
= 1 – 20,
m = 0, 1, 2, 3, ... ∞,
n = 0, 1, 2, 3, ... ∞,
u = 0, 1, 2, 3, ... ∞ ist.
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Bevorzugt
können
als Oberflächenmodifizierungsmittel
folgende Stoffe eingesetzt werden: Octyltrimethoxysilan, Octyltriethoxysilan,
Hexamethyldisilazan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltriethoxysilan,
Hexadecyltrimethoxysilan, Hexadecyltriethoxysilan, Dimethylpolysiloxan,
Nonafluorohexyl-trimethoxysilan, Tridecaflourooctyltrimethoxysilan,
Tridecaflourooctyltriethoxysilan.
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Besonders
bevorzugt können
Hexamethyldisilazan Octyltriethoxysilan und Dimethylpolysiloxane
eingesetzt werden.
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Geeignete
hydrophobe, pyrogene Metalloxide können beispielsweise aus der
Tabelle genannten AEROSIL
®- und AEROXIDE
®-Typen
(alle Degussa) ausgewählt
werden. Tabelle: Hydrophobe Metalloxide
Typ | BET-Oberfläche [m2/g] | Trocknungsverlust [Gew.-%] | pH | Kohlenstoffgehalt [Gew.-%] |
AEROSIL® | | | | |
R
972 | 110 ± 20 | ≤ 0,5 | 3,6–4,4 | 0,6–1,2 |
R
974 | 170 ± 20 | ≤ 0,5 | 3,7–4,7 | 0,7–1,3 |
R
104 | 150 ± 25 | – | ≥ 4,0 | 1,0–2,0 |
R
106 | 250 ± 30 | – | ≥ 3,7 | 1,5–3,0 |
R
202 | 100 ± 20 | ≤ 0,5 | 4,0–6,0 | 3,5–5,0 |
R
805 | 150 ± 25 | ≤ 0,5 | 3,5–5,5 | 4,5–6,5 |
R
812 | 260 ± 30 | ≤ 0,5 | 5,5–7,5 | 2,0–3,0 |
R
816 | 190 ± 20 | ≤ 1,0 | 4,0–5,5 | 0,9–1,8 |
R
7200 | 150 ± 25 | ≤ 1,5 | 4,0–6,0 | 4,5–6,5 |
R
8200 | 160 ± 25 | ≤ 0,5 | ≥ 5,0 | 2,0–4,0 |
R
9200 | 170 ± 20 | ≤ 1,5 | 3,0–5,0 | 0,7–1,3 |
AEROXIDE® | | | | |
TiO2 T805 | 45 ± 10 | – | 3,0–4,0 | 2,7–3,7 |
TiO2 NKT90 | 50–75 | – | 3,0–4,0 | 2,0–4,0 |
Alu
C 805 | 100 ± 15 | – | 3,0–5,0 | – |
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Die
harzartige Bindemittelschicht der erfindungsgemäßen Beschichtung ist vorzugsweise
ein hydrophobes synthetisches Polymer oder eine Abmischung aus solchen.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Beschichtung,
bei dem eine Zubereitung enthaltend nanoskalige hydrophobe Partikel
sowie gegebenenfalls Füllstoffe
und Pigmente und wenigstens ein Bindemittel auf zumindest eine Oberfläche eines
Gegenstandes aufgebracht und anschließend gehärtet wird.
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Die
Bindemittel können
lufttrocknend sein, sie können
radikalisch durch Peroxide oder durch Kondensationsreaktion beziehungsweise
Additionsreaktion chemisch vernetzend sein oder sie können durch
Strahlen, beispielsweise Licht oder ultraviolette Strahlung vernetzend
eingestellt sein.
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Als
Bindemittel können
eingesetzt werden Monomere, niedermolekulare Präpolymere, hochmolekulare Polymere,
und Gemische hieraus. So können
beispielsweise eingesetzt werden: Acryloylmorpholin, Methylacrylat,
Ethylacrylat, Ethylcarbitolacrylat, 1,6-Hexandiolacrylat, Propylacrylat,
Isopropylacrylat, Isobornylacrylat, Butylacrylat, Isobutylacrylat,
tert. Butylacrylat, Cyclohexylacrylat, Dipentaerythroltetraacrylat
und seine ethoxylierten beziehungsweise, propoxylierten Derivate,
Hexylacrylat, Neopentylacrylat, Ethylenglykolacrylat, Triethylenglycolacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat und seine ethoxylierten beziehungsweise
propoxylierten Derivate, Octylacrylat, Pentaerythrittetraacrylat,
Phenoxyethylacrylat, Isooctylacrylat, Isobornylmethacrylat, Methylmethacrylat,
Ethylmethacrylat, Neopentylglykolacrylat, Isopropylmethacrylat,
Butylmethacrylat, Isobutylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat,
Triethylenglycoldimethacrylat, Hexylmethacrylat, Octlylmethacrylat,
Pentaerythrittetramethacrylat, Isooctylmethacrylat, Neopentylglykolmethacrylat, Styrol,
Methylstyrol, Cyclopentadien, Vinylacetat, Vinylchlorid, Vinylcaprolactam
und die aus den genannten Monomeren hergestellten Copolymeren und/oder
Caprolactam.
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Daneben
können
als Bindemittel Epoxydharze, epoxidierte Novolackharze, Polyesterharze,
Silikonharze, Vinylesterharze, Isocyanatharze, und deren Vernetzer,
beziehungsweise Härterkomponenten,
ausgewählt
aus Aminen, Amiden, Carbonsäureanhydriden,
Mercaptanen, Polyolen, Peroxiden und deren Katalysatoren, ausgewählt aus
Verbindungen von Elementen der 1. bis 4. Hauptgruppe sowie deren
Nebengruppen und der achten Nebengruppe verwendet werden.
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Als
Photoinitiatoren können
alle gebräuchlichen
Systeme verwendet werden, insbesondere Acetophenon, organisch substituierte
Phosphinoxide, Bisacylphosphinoxide, wie z.B. Irgacure 801, Irgacure
2005, Oximester, Thiazoliumsalze, Thioetherketone, Triphenylsulfoniumhexafluoroantimonate
sowie auch nanopartikuläre
Halbleiter vom Typ Metalloxid bzw. Metallsulfid, wie beispielsweise
ZnO oder CdS.
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Zusätzlich kann
die Zubereitung noch gebräuchliche
Füllstoffe
enthalten. Dazu gehören
Füllstoffe
aus natürlich
vorkommender Lagerstätten,
wie beispielsweise Talkum, Glimmermehl, Graphit, Kieselgur, Kaolin, Calciumcarbonat,
Calciumsilikat, Quarzmehl, Schwerspat oder die Füllstoffe können synthetisch hergestellt sein,
wie beispielsweise nassgefällte
Kieselsäure,
Natrium-Aluminiumsilikat,
Aluminiumoxidhydrat, Carbon Black, Glasmehl, Glashohlkugeln. Ferner
können
enthalten sein natürliche
oder synthetische Kurzfasern, wie beispielsweise Zellulosefasern,
Wollastonit, Polypropylenfasern, Polyamidfasern.
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Die
Füllstoffe
und Fasern können
oberflächenmodifiziert
sein um eine chemische Funktionalität oder eine Kompatibilisierung
mit dem Bindemittel zu erreichen. Zur Oberflächenmodifikation geeignet sind
die oben angeführten
Oberflächenmodifizierungsmittel.
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Die
Füllstoffe
können
ganz oder teilweise durch Pigmente ersetzt werden, sofern eine Farbgebung
der Bewuchs hemmenden Schicht angestrebt wird.
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Zusätzlich können Verbindungen
von Metallen der Gruppe Ib, III oder IV des Periodensystems, beispielsweise
deren Oxide, Hydroxide, Oxychloride, Acetate, Maleate, Stearate
enthalten sein. Eine Vielzahl solcher bioziden Stoffe ist bekannt
und wird zur Herstellung biostatischer Oberflächen verwendet. In Kombination mit
der erfindungsgemäßen Beschichtung
kann die Wirksamkeit derartiger Biozide erhöht sein, so dass deren Konzentration
gegenüber
dem Stand der Technik verringert werden kann.
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Die
Zubereitung kann weiterhin ein leichtflüchtiges Lösemittel enthalten, in dem
das Bindemittel gelöst vorliegt.
Das leichtflüchtige
Lösungsmittel
wird nach dem Aufbringen der Zubereitung entfernt. Das Entfernen des
leichtflüchtigen
Lösungsmittels
erfolgt durch Verdampfung bzw. Verflüchtigung, wobei das Verdampfen bzw.
Verflüchtigen
durch den Einsatz erhöhter
Temperaturen, durch Luftzug oder durch den Einsatz von Unterdruck
bzw. Vakuum beschleunigt werden kann. Unter leichtflüchtig ist
zu verstehen, dass innerhalb von 24 Stunden bei 25°C wenigstens
95% des Lösungsmittels
verdampft sind.
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Der
Anteil der eingesetzten nanoskaligen, hydrophoben Partikel in der
Zubereitung beträgt
vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der
festen und flüssigen
Bestandteile der Zubereitung. Besonders bevorzugt ist ein Bereich
von 1 bis 10 Gew.-%.
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Als
leichtflüchtige
Lösemittel
in diesem Sinne kann die Zubereitung einen oder mehrere bei Normalbedingungen
flüssige
Kohlenwasserstoffe, Ester und Ketone und Alkohole mit einem Siedebereich
von 36°C bis
240°C, bevorzugt
von 120°C
bis 200°C,
allein oder in Abmischung miteinander, enthalten.
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Der
Anteil dieser Verbindungen in der Zubereitung beträgt vorzugsweise
bis zu 99 Gew.-% der Gesamtmenge der flüssigen und festen Bestandteile
der Zubereitung. Besonders bevorzugt ist ein Bereich von 80 bis
98 Gew.-%.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann die Zubereitung weiterhin ein Treibgas, beispielsweise ein
Butan/Propan-Gemisch,
enthalten. In einem Druckgasbehälter
untergebracht ist diese Form der Zubereitung zum Aufsprühen auf
die Oberfläche
des zu behandelnden Gegenstandes geeignet.
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Die
Konzentration an hydrophoben Partikeln, bezogen auf das Gesamt-Flüssigkeitsvolumen
im Druckbehälter
beträgt
1 bis 200 g/l, bevorzugt 10 bis 50 g/l.
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Das
Aufbringen der Zubereitung auf zumindest eine Oberfläche eines
Gegenstandes kann auf jede dem Fachmann bekannte Weise erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der Zubereitung durch Tauchen
des Gegenstandes in die Zubereitung, durch Pinselauftrag, durch
Aufrollen mittels Fellrolle oder durch Aufsprühen der Zubereitung auf den
Gegenstand.
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Das
Versprühen
der Zubereitung kann bevorzugt mit einem Druck von 1 bis 5 bar erfolgen.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens
können
Gegenstände,
die auf zumindest einer Oberfläche mit
einer Bewuchs hemmenden Beschichtung ausgerüstet sind, hergestellt werden.
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Der
zu beschichtende Gegenstand kann beispielsweise aus Metall, Kunststoff,
Holz, Keramik oder Glas bestehen.
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Die
erfindungsgemäße Beschichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Mikrorauhigkeit aufweist,
die ihr, an der Luft betrachtet, ein mattes Aussehen verleiht, und
dass sie von Wasser zunächst
nicht vollständig
benetzt wird. Vielmehr besteht zunächst an der Oberfläche des Gegenstandes
eine ternäre
Phasengrenze fest/flüssig/gasförmig. Diese
geht nach einer gewissen Verweilzeit, die unter anderem vom hydrostatischen
Druck abhängt
und deren Dauer Stunden bis Tage beträgt, die für die Erfindung jedoch nicht
maßgeblich
ist, in einen vollständig
benetzten Zustand über.
Es existiert danach lediglich eine Phasengrenze festflüssig. Sie
bleibt fortan bestehen, auch wenn der beschichtete Gegenstand zeitweise
in Kontakt mit einer Gasphase, z.B. Luft, gebracht wird. Dies unterscheidet
die erfindungsgemäße Beschichtung
sowohl von einer üblichen
Beschichtung als auch von einer ideal superhydrophoben Beschichtung.
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Die
erfindungsgemäße Beschichtung
zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass sie in strömendem Wasser,
bei mechanischer Bearbeitung wie Reiben, oder Hochdruck-Wasserstrahl dauerhaft
auf dem Gegenstand haftet.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtung
zur Bewuchs hemmenden Ausrüstung
von mit Wasser in Kontakt stehenden Oberflächen.
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Die
Erfindung hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise Gegenstände aller
Art mit einer Bewuchs hemmenden, physiologisch unbedenklichen, dauerhaften
Schicht ausgerüstet
werden können.
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Beispiele:
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Beispiel
1: 100 g eines Polyacrylat-Binders auf Basis Isobutylmethacrylat
und längerkettigen
Methacrylaten werden in 500 g handelsüblicher sog. „Nitroverdünnung" klumpenfrei eingerührt, worauf
eine klare Lösung
entsteht.
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In
diese Lösung
werden unter Rühren
130 g AEROSIL R 812S portionsweise zugegeben. Wenn das Pulver klumpenfrei
eingearbeitet ist, wird durch weiteres Rühren noch 10 Minuten bei 3000
UpM homogenisiert. Danach wird mit 1000 g „Nitroverdünnung" aufgelackt.
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Nach
Aufbringen auf eine Oberfläche
und Verdampfen des Lösungsmittels
bildet sich eine dauerhafte Wasser abweisende Schicht.
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Beispiel
2: 100 g eines Polyacrylat-Binders auf Basis Isobutylmethacrylat
und längerkettigen
Methacrylaten werden in 500 g „Nitroverdünnung" klumpenfrei eingerührt, worauf
eine klare Lösung
entsteht. Danach werden unter Rühren
130 g AEROSIL R 8200 zugegeben. Wenn die Zubereitung klumpenfrei
eingearbeitet ist, wird durch weiteres Rühren noch 10 Minuten bei 3000
UpM homogenisiert. Mit weiteren 780 g „Nitroverdünnung" wird aufgelackt. Nach Aufbringen auf
eine Oberfläche
und Verdampfen des Lösungsmittels
bildet sich eine permanent haftende Wasser abweisende Schicht.
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Testverfahren:
Die Zubereitungen der Beispiele 1 und 2 werden abschnittsweise auf
den Unterwasser-Rumpf eines Segelbootes aufgetragen. Die Auftragsmenge
ist so bemessen, dass durchschnittlich so eingestellt, dass im Durchschnitt
0,25 g des hydrophobierten Siliciumdioxides/m2 beschichteter
Fläche
vorliegen. Die Beschichtungen der Bespiele 1 und 2 sind nach dem
vollständigen
Trocknen bei atmosphärischen
Bedingungen vollständig
wasserabweisend. Das Boot wird zu Wasser gelassen und verbleibt
3,5 Monate im Wasser der Ostsee. Nach dieser Zeit wird es an Land
gehievt und auf Bewuchs durch Meeresorganismen untersucht.
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Es
ist festzustellen, dass die gesamte behandelte Fläche voll
benetzt ist. Die Zonen, welche mit den Zubereitungen der Beispiele
1 und 2 beschichtet wurden, wiesen den üblichen Bewuchs auf, wie er
auch an Booten gleicher Größe zu sehen
war, welche die gleiche Zeit in den gleichen Gewässern verbracht hatten. Jedoch
erforderte die Entfernung des Bewuchses einen geringeren Kraftaufwand
und nur ein Viertel der Zeit im Vergleich zu der Reinigung von Oberflächen, die
lediglich den üblichen
Antifouling-Anstrich
aufwiesen.