DE10306369B4 - Arrangement and method for protecting a water, in particular sea water, exposed surfaces against growth with microorganisms - Google Patents
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Abstract
Eine Anordnung zum Schützen einer Wasser, insbesondere Meerwasser, ausgesetzten Oberfläche einer technischen Einrichtung zum Schutz vor Bewuchs mit Mikroorganismen, mit einem auf die Oberfläche der technischen Einrichtung aufgeklebten Blech aus einer Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung, zeichnet sich dadurch aus, daß die technische Einrichtung und das seine Oberfläche bedeckende Blech ausschließlich mittels ein- und derselben Klebstoffmasse miteinander verbunden sind. So können die Instandhaltungskosten minimiert werden.An arrangement for protecting a surface of a technical device exposed to water, in particular seawater, for protection against fouling with microorganisms, with a sheet made of a copper-nickel-iron alloy glued to the surface of the technical device, is characterized in that the technical Device and the sheet metal covering its surface are connected to one another exclusively by means of one and the same adhesive mass. In this way, maintenance costs can be minimized.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schützen einer Wasser, insbesondere Meerwasser, ausgesetzten Oberfläche einer technischen Einrichtung vor Bewuchs mit Mikroorganismen, mit einem auf die Oberfläche der technischen Einrichtung aufgeklebten Blech aus einer Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung, wobei die technische Einrichtung und das ihre Oberfläche bedeckende Blech mittels wenigstens einer Klebstoffmasse miteinander verbunden sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bedecken einer Wasser, insbesondere Meerwasser, ausgesetzten Oberfläche einer technischen Einrichtung zum Schutz vor Bewuchs mit Mikroorganismen, bei dem die Oberfläche der technischen Einrichtung mit Blech aus einer Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung beklebt wird.The invention relates to an arrangement for protecting a water, in particular sea water, exposed surface of a technical device against fouling with microorganisms, with a glued to the surface of the technical device sheet of a copper-nickel-iron alloy, wherein the technical device and their Surface covering sheet metal are interconnected by means of at least one adhesive mass. Furthermore, the invention relates to a method for covering a water, in particular sea water, exposed surface of a technical device for protection against fouling with microorganisms, in which the surface of the technical device is covered with sheet metal of a copper-nickel-iron alloy.
Der Bewuchs von Oberflächen technischer Einrichtungen mit Mikroorganismen ist unter dem Begriff „Biofouling” bekannt. Neben den Mikroorganismen siedeln sich auch Algen und kleinere Tiere auf den künstlichen Oberflächen der technischen Einrichtungen an. Derartige technische Einrichtungen sind beispielsweise Schiffskästen, Schiffsrümpfe, Hafenanlagen, Schleusentore, Kühlwasserrohre von Kraftwerken, Meerwasserentsalzungsanlagen oder Offshore-Anlagen wie Bohrinseln und Windkraftanlagen. Mit anwachsender Bewuchsdicke wird die technische Oberfläche zunehmend rauher und unebener, was ihre Oberströmbarkeit maßgeblich hemmt. Beim Heranwachsen größerer Bewuchsdicken kommt es nahezu regelmäßig zum Ablösen ganzer Bewuchsbrocken, die in Turbinen, Schiffsmotoren und ähnlichen Aggregaten zu erheblichen Materialschäden und anderen Problemen in Verbindung mit Energiekosten, Wartungs- und Reparaturkosten und somit wirtschaftlichen Verlusten führen. Biofouling-Prozesse im Meerwasser wurden in den letzten Jahren gut untersucht, so dass der Aufbau der biologischen Besiedelung prinzipiell bekannt ist. Der Biofouling-Prozeß beginnt im allgemeinen mit der Anhaftung von Nährstoffen an der Oberfläche und führt zum Bewuchs mit Mikroorganismen, Algen und Meerestierchen, von denen beispielsweise Hartschalentiere wie Muscheln und Pocken am Ende des Prozesses zu erheblichen Strömungswiderständen in der Schiffahrt und in Strömungskanälen wie Rohren und Kühlsystemen mit Meerwasser führen. Die Strömungswiderstände führen wiederum zu Einschränkungen von Strömungsgeschwindigkeiten und damit zu einem höheren Energieverbrauch. Insbesondere bei Kühlwassersystemen führen in das Kühlwasser abgelöste Klumpen der harten Rohrverkrustungen zu Maschinenschäden.The growth of microorganism surfaces of technical equipment is known as "biofouling". In addition to the microorganisms, algae and smaller animals also settle on the artificial surfaces of the technical facilities. Such technical facilities are, for example, ship boxes, hulls, port facilities, sluice gates, cooling water pipes of power plants, desalination plants or offshore facilities such as oil rigs and wind turbines. With increasing fouling thickness, the technical surface becomes increasingly rougher and uneven, which significantly inhibits its flowability. When growing larger fouling it comes almost regularly to the detachment of whole felling boulders that lead in turbines, marine engines and similar aggregates to significant material damage and other problems related to energy costs, maintenance and repair costs and thus economic losses. Biofouling processes in seawater have been well studied in recent years, so that the development of biological colonization is known in principle. The biofouling process generally begins with the adhesion of nutrients to the surface and leads to the growth of microorganisms, algae and marine animals, of which, for example hard shell animals such as shells and smallpox at the end of the process to considerable flow resistance in shipping and in flow channels such as pipes and Lead cooling systems with seawater. The flow resistances in turn lead to restrictions of flow velocities and thus to a higher energy consumption. Especially in cooling water systems lead in the cooling water detached lumps of hard Rohrverkrustungen to machine damage.
Um derartige Biofouling-Prozesse zu unterbinden, wurden bereits im Altertum Bleche aus Kupfer als Schutzmaßnahme auf Schiffskörper montiert, die aber den Anforderungen der modernen Technik und Anwendungen nicht genügen. Beispiele moderner Entwicklungen für die Verwendung von Metallegierungen sind aus der Druckschrift
Die Druckschrift
Eine gattungsfremde Dichtungs- und/oder Klebemasse auf der Basis von alkoxysilanterminierten Polyurethanen, die als Weichmacher Diurethane enthalten, ist in der Druckschrift
Ist die zu schützende bzw. abzudeckende Oberfläche besonders rauh, offenporig oder liegt ihr ein Material zugrunde, das eine verminderte Haftfähigkeit mit Polyurethan bzw. unzureichende Festigkeit aufweist, kann es erforderlich sein, dass die Oberfläche der technischen Einrichtung zusätzlich mit einem Haftgrundmittel beschichtet wird.If the surface to be protected or covered is particularly rough, open-pored or is based on a material which has a reduced adhesiveness to polyurethane or insufficient strength, it may be necessary for the surface of the technical device additionally to be coated with a primer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, mit denen die Instandhaltungskosten für die Anordnung bei gleichzeitig verbessertem Schutz vor Bewuchs mit Mikroorganismen verringert sind.The invention has for its object to provide an arrangement and a method of the type mentioned, with which the maintenance costs for the arrangement are reduced with simultaneous improved protection against fouling with microorganisms.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils auf diese Patentansprüche rückbezogenen Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved by an arrangement with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 16. Advantageous developments of the invention are described in the respective dependent on these claims subclaims.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffmasse Polyurethan ist und dass die Klebstoffmasse die einzige zwischen der technischen Einrichtung und dem Blech anzuordnende, an der Verbindung beteiligte Lage ausbildet. Die Klebstoffmasse haftet somit zum einen unmittelbar an der Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung und zum anderen unmittelbar an dem Material, welches die zu bedeckende Oberfläche aufweist. Etwaige Grundiermittelschichten, Grundanstriche oder Haftgrundmittel zum Verbinden der Klebstoffmasse mit der technischen Einrichtung bzw. mit dem Blech kommen somit nicht zum Einsatz. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung besteht demzufolge aus zwei auf die zu bedeckende Oberfläche aufgebrachten Lagen, einer ersten Lage aus Klebstoffmasse und einer zweiten Lage aus dem Blech einer Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung. Die gesamten Lagen können über einen Teil der Fläche oder vollflächig aufgebracht werden. Mit einem derart einfachen Aufbau sind die Fertigungskosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung maßgeblich reduziert. Es können auch verschiedene Klebstoffmassen aufgebracht sein, entscheidend ist hierbei jedoch, dass jede Klebstoffmasse für sich allein gesehen, die einzige zwischen der technischen Einrichtung und dem Blech anzuordnende Lage ausbildet.The arrangement according to the invention is characterized in that the adhesive composition is polyurethane and that the adhesive composition is the forms only between the technical device and the sheet to be arranged, participating in the connection layer. The adhesive composition thus adheres, on the one hand, directly to the copper-nickel-iron alloy and, on the other hand, directly to the material which has the surface to be covered. Any primer layers, primers or primer for bonding the adhesive mass with the technical device or with the sheet are thus not used. The structure of the arrangement according to the invention therefore consists of two applied to the surface to be covered layers, a first layer of adhesive composition and a second layer of the sheet of a copper-nickel-iron alloy. The entire layers can be applied over part of the surface or over the entire surface. With such a simple construction, the manufacturing costs of the device according to the invention are significantly reduced. It can also be applied to different adhesive masses, but it is crucial that each adhesive mass seen alone, forms the only to be arranged between the technical device and the sheet position.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind mit der Klebstoffmasse überlappungsfrei, bevorzugt parallel zueinander angeordnete Raupen ausgebildet. Die Raupen gewährleisten ein blasenfreies und gleichmäßiges Benetzen der zu bedeckenden Oberfläche bzw. des Bleches mit der Klebstoffmasse. Außerdem gewährleisten die Raupen eine günstige Spannungsverteilung und können somit ein Beulen der aufgeklebten Bleche verhindern.According to a development of the invention are formed without overlap, preferably parallel to each other arranged beads with the adhesive composition. The beads ensure a bubble-free and uniform wetting of the surface to be covered or the sheet with the adhesive mass. In addition, the caterpillars ensure a favorable stress distribution and can thus prevent bulging of the glued sheets.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der technischen Einrichtung und dem seine Oberfläche bedeckenden Blech eine Mehrzahl von Abstandshaltern angeordnet sind. Diese dienen als Fixierhilfe beim Aufkleben des Bleches auf die Oberfläche der technischen Einrichtung. Dazu weisen die Abstandshalter eine Dicke auf, die bei auf die Oberfläche der technischen Einrichtung aufgeklebtem Blech wenigstens dem Abstand zwischen der technischen Einrichtung und dem Blech entspricht.According to a next development of the invention, it is provided that a plurality of spacers are arranged between the technical device and the sheet covering its surface. These serve as a fixing aid when gluing the sheet on the surface of the technical device. For this purpose, the spacers have a thickness which corresponds at least to the distance between the technical device and the metal sheet in the case of sheets adhered to the surface of the technical device.
Die Abstandshalter bilden parallel zueinander angeordnete Bahnen aus einem Endlosband aus, das vorzugsweise ein beidseitig klebendes Klebeband ist. Bei einer derartigen Ausbildung ist es daher besonders zweckmäßig, die Bahnen aus Abstandshaltern und die Raupen aus Klebstoffmasse alternierend anzuordnen, wobei die Bahnen und die Raupen vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind.The spacers form tracks arranged parallel to one another from an endless belt, which is preferably a double-sided adhesive tape. With such a design, it is therefore particularly expedient to arrange the webs of spacers and the beads of adhesive mass alternately, wherein the webs and the beads are preferably arranged parallel to each other.
Das Polyurethan ist mit Vorteil elastisch, insbesondere weichelastisch, aushärtend eingestellt, so dass die Oberfläche der technischen Einrichtung von Spannungen in den sie bedeckenden Blechen unbeeinflußt bleibt. Auch durch Beschädigungen hervorgerufene Verformungen können somit vorteilhaft von der elastisch eingestellten Klebstoffmasse ausgeglichen werden, ohne dass diese die Haftung zur technischen Einrichtung bzw. zum Blech verliert.The polyurethane is advantageously elastic, in particular soft elastic, set hardening, so that the surface of the technical device of stresses in the sheets covering them remains unaffected. Also deformations caused by damage can thus be compensated advantageously by the elastically adjusted adhesive mass, without this loses the liability for technical equipment or sheet metal.
Die Raupen aus Klebstoffmasse weisen erfindungsgemäß eine Breite zwischen 10 mm und 20 mm auf. Diese Breite hat sich bereits bei Versuchen bewährt und gibt für die Breite lediglich einen bevorzugten Bereich an.The caterpillars of adhesive composition according to the invention have a width between 10 mm and 20 mm. This width has already proven itself in tests and indicates only a preferred range for the width.
Das Blech kann erfindungsgemäß als Rohr ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass mit dem Blech eine Mehrzahl von rechteckigen Platten ausgebildet sind. In jedem Falle ist es vorgesehen, dass das Blech eine Dicke unter 1 mm aufweist. Die Feldversuche haben dabei gezeigt, dass eine Blechdicke von etwa 0,7 mm besonders geeignet ist.The sheet may be formed according to the invention as a tube. It is also conceivable that a plurality of rectangular plates are formed with the sheet metal. In any case, it is provided that the sheet has a thickness of less than 1 mm. The field tests have shown that a sheet thickness of about 0.7 mm is particularly suitable.
Die Abstandshalter weisen bevorzugt eine Dicke von etwa 3 mm auf, und sind vorzugsweise mit einem Parallelmaß von etwa 30 cm zueinander angeordnet. Auch Abstandshalter mit einer Dicke von 5 mm oder 10 mm sind bei bestimmten Anwendungsfällen mit Vorteil einsetzbar. Damit können Bleche bis zu einer Größe von 2,5 m2 verwendet werden, ohne dass die Gefahr einer unmittelbaren Berührung des Bleches mit der Oberfläche der technischen Einrichtung besteht.The spacers preferably have a thickness of about 3 mm, and are preferably arranged with a parallel dimension of about 30 cm to each other. Also spacers with a thickness of 5 mm or 10 mm can be used with advantage in certain applications. This sheet can be used up to a size of 2.5 m 2 , without the risk of direct contact of the sheet with the surface of the technical device.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Abstandshalter aus einem wasserbeständigen, elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere aus Polyamid, gefertigt sind. Es ist jedoch ebenso denkbar, andere elektrisch nicht leitende Werkstoffe zu verwenden.Furthermore, it is provided that the spacers are made of a water-resistant, electrically non-conductive material, in particular of polyamide. However, it is also conceivable to use other electrically non-conductive materials.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient insbesondere zur Herstellung der in den Patentansprüchen 1 bis 15 beschriebenen Anordnung. Nach dem Verfahren ist es vorgesehen, dass unmittelbar auf die zu bedeckende Oberfläche und/oder unmittelbar auf das Blech ausschließlich ein und dieselbe Klebstoffmasse aufgebracht wird, und dass die Klebstoffmasse auf Basis eines Polyurethans hergestellt wird. Es können auch verschiedene Klebstoffmassen aufgebracht werden, entscheidend ist hierbei jedoch, dass jede Klebstoffmasse für sich allein gesehen, die einzige zwischen der technischen Einrichtung und dem Blech anzuordnende, an der Verbindung beteiligte Lage ausbildet. Hier wird ein Ein-Komponentenkleber vorgeschlagen, der gute Hafteigenschaften auf besonders vielen Materialien aufweist. Die auf der Basis von Polyurethan hergestellte Klebstoffmasse ist somit dazu geeignet, das Blech direkt auf die Oberflächen von Stahl, Beton, Holz und Kunststoffen zu kleben.The inventive method is used in particular for the preparation of the arrangement described in the claims 1 to 15. According to the method, it is provided that only one and the same adhesive composition is applied directly to the surface to be covered and / or directly to the sheet, and that the adhesive composition is produced based on a polyurethane. It is also possible to apply different adhesive masses, however, it is crucial here that each adhesive mass forms, on its own, the only layer which can be arranged between the technical device and the metal sheet and participates in the connection. Here, a one-component adhesive is proposed which has good adhesive properties on a particularly large number of materials. The adhesive composition based on polyurethane is thus suitable for bonding the sheet directly to the surfaces of steel, concrete, wood and plastics.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Klebstoffmasse in weitgehend parallel zueinander angeordneten Raupen aufgebracht wird. Wesentlich ist, dass die Raupen kreuzungs- oder überlappungsfrei aufgetragen werden. Die Raupen werden mit wenigstens einer über die zu bedeckende Oberfläche und/oder das Blech geführten Düse mit dreieckförmigem Öffnungsquerschnitt erzeugt. Die mit der pastösen Klebstoffmasse erzeugten Raupen werden vorzugsweise mit einer Höhe von etwa 10 mm und einem Parallelmaß von etwa 300 mm auf die zu bedeckende Oberfläche und/oder auf das Blech aufgebracht.Furthermore, it is provided that the adhesive composition is applied in largely parallel to each other arranged beads. It is essential that the caterpillars are applied without crossing or overlapping. The beads are produced with at least one nozzle guided over the surface to be covered and / or the metal sheet with a triangular opening cross-section. The beads produced with the pasty adhesive mass are preferably applied with a height of about 10 mm and a parallel dimension of about 300 mm on the surface to be covered and / or on the sheet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden unmittelbar auf die zu bedeckende Oberfläche und/oder unmittelbar auf das Blech eine Mehrzahl von Abstandshaltern in parallel zueinander angeordneten Bahnen aufgebracht. Die Bahnen aus Abstandshaltern werden vorzugsweise ebenfalls in einem Parallelmaß von etwa 300 mm zueinander angeordnet und werden mit den Raupen aus Klebstoffmasse in alternierender Anordnung aufgebracht. Günstigerweise wird jede Raupe aus Klebstoffmasse etwa mittig zwischen zwei Bahnen aus Abstandshaltern angeordnet.According to a development of the invention, a plurality of spacers are applied in parallel to each other directly on the surface to be covered and / or directly on the sheet metal. The webs of spacers are also preferably arranged in a parallel dimension of about 300 mm to each other and are applied with the beads of adhesive composition in an alternating arrangement. Conveniently, each bead of adhesive mass is disposed approximately centrally between two sheets of spacers.
Aufgrund der möglicherweise unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kupfer-Nickel-Eisen-Legierung und des die abzudeckende Oberfläche aufweisenden Materials wird vorgesehen, die Klebstoffmasse auf der Basis eines elastisch eingestellten Polyurethans herzustellen. Spannungsbedingte Bewegungen bzw. Verformungen des aufgeklebten Bleches, bezogen auf die mit ihm abgedeckte Oberfläche der technischen Einrichtung, können somit vorteilhaft von der Klebstoffmasse aufgenommen werden, ohne dass sich diese vom Blech und/oder von der abzudeckenden Oberfläche löst.Due to the possibly different coefficients of thermal expansion of the copper-nickel-iron alloy and the material to be covered surface is provided to produce the adhesive composition based on an elastically adjusted polyurethane. Stress-related movements or deformations of the glued sheet, based on the surface of the technical device covered with it, can thus be advantageously absorbed by the adhesive mass, without these detaching from the metal sheet and / or from the surface to be covered.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the invention, from which further inventive features arise, is shown in the drawing.
Die Zeichnung zeigt eine prinzipielle Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zum Schützen einer Meerwasser ausgesetzten Oberfläche
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DE2358670A1 (en) * | 1973-11-24 | 1975-06-05 | Zondek Klaus | Ship hull protection from marine vegetation - by covering with a sheet of anti-incrustation metal |
DE4029504A1 (en) * | 1990-09-18 | 1992-03-19 | Henkel Kgaa | SEALING AND ADHESIVE MATERIALS WITH SPECIAL SOFTENERS |
DE3628150C2 (en) * | 1985-08-19 | 1992-09-03 | Nichiban Co. Ltd., Tokio/Tokyo, Jp |
-
2003
- 2003-02-15 DE DE2003106369 patent/DE10306369B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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Publication number | Publication date |
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