Der Lacklaborant Lernwerk

Alle Tafeln › Kapitel 9 · Anwendungen: Objektlackierung

L-103

Schiffsfarbe

Korrosionsschutz und Antifouling für Stahl im Wasser

Prüfungsteil 1A 9

KernaussageBei Schiffsfarben ist der Korrosionsschutz die Hauptaufgabe. Der Aufbau ist je nach Bereich (über/unter Wasser) abgestimmt; unter Wasser kommt ein Antifouling-Anstrich hinzu.

Aufbau und Primäranstrich

Wasser, Salz und Schmutz greifen Stahl stark an, daher ist gründliche Vorbehandlung (Entfernen von Rost, Zunder, Schmutz) und ein abgestimmter Lackaufbau nötig. Der Schiffbau-Primäranstrich (Shopprimer) ist heute meist ein anorganischer Zink-Ethylsilicat-Primer oder ein zinkstaubpigmentierter 2K-Epoxid-Primer — beide schweißbar (siehe L-101). Polyvinylbutyral (PVB) ist beim Schiff kein typisches Primärharz; es tritt allenfalls in dünnen Wash-Primern zur kurzfristigen Überflutungsschutz-Vorbehandlung im Stahlbau auf. Im Schiffbau dominiert Epoxidharz mit aminhärtendem System wegen seiner überlegenen Haftung, Sperrwirkung und Chemikalienbeständigkeit.

Bindemittel: 2K-Epoxid

Der Deckaufbau ist häufig ein 2K-Epoxidharz mit Polyamidoamin-Härter (Stammlack-Härter-Verhältnis nach Volumen meist etwa 3:1 bis 4:1). Weil die Epoxidharze teils niedermolekular und niedrigviskos sind, lässt sich der Lösemittelanteil deutlich senken. Die Härtermenge folgt aus der Epoxidzahl bzw. dem Epoxidäquivalentwert (EP-Wert = 100 / EP-Äquivalentmasse).

Blaupigmente

In der Schiffslackierung dominiert Phthalocyaninblau (PB 15, Kupfer-Phthalocyanin) als organisches Pigment: hervorragende Licht- und Wetterechtheit, hohe Farbstärke, stabil gegen Laugen und Salzwasser. Für helle oder mittlere Blautöne wird Ultramarinblau (PB 29, anorganisch, schwefelhaltiges Natriumaluminiumsilicat — die eingelagerten Polysulfid-Ionen geben die Farbe) eingesetzt — preiswert und alkalibeständig, jedoch säureempfindlich (Säure zerstört die Polysulfide, das Pigment entfärbt). Berlinerblau (Eisencyanblau, PB 27) ist farbstark, aber temperaturempfindlich (Zersetzung ab etwa 180 °C unter Vergrauen und Bräunen) und wird im modernen Schiffbau selten gewählt. Cobaltblau (PB 28) und Indanthrenblau (PB 60) sind lichtechtheitsmäßig erstklassig, aber teuer und für Spezialanwendungen (Hochsee-Decklack, Yachten) reserviert. Praxis: PB 15 ist das Standardpigment, Ultramarinblau der günstige Aufheller.

Antifouling

Der Unterwasserbereich erhält zusätzlich einen Antifouling-Anstrich gegen den Bewuchs mit tierischen (Muscheln, Seepocken) und pflanzlichen Organismen (Algen). Cu₂O ist ein wichtiger Wirkstoff in vielen Antifouling-Systemen (teils auch Kupferthiocyanat); die konkrete Wirkstoffauswahl und Zulassung hängt von Produkt, Zielorganismen und regulatorischen Vorgaben ab. Gegen Algen und Schleim ergänzt man Ko-Biozide (Booster) wie Zink- oder Kupferpyrithion, DCOIT (ein Isothiazolinon), Zineb oder Dichlofluanid, neuer auch Medetomidin; ältere wie Irgarol (Cybutryn) und Diuron sind heute vielfach beschränkt oder verboten. Freigesetzt wird der Wirkstoff kontrolliert über selbstpolierende Bindemittel (die Oberfläche trägt sich langsam ab). Daneben gibt es biozidfreie Fouling-Release-Systeme (FR-Systeme) auf Siliconelastomer- oder Fluorpolymerbasis (z. B. Siliconöl-modifizierte Polyurethane). Das Wirkprinzip ist rein physikalisch: Die extrem niedrige Oberflächenenergie (Siliconfilm ≈ 22 mN/m, Fluorpolymer ≈ 18 mN/m) verhindert eine feste Adhäsion. Zusätzlich ist der Elastomer-Film weich und glatt — Organismen, die sich trotzdem ansiedeln, haften nur schwach im »weak boundary layer«. Sobald das Schiff Fahrt aufnimmt, reichen geringe Scherkräfte zum Ablösen (self-cleaning bei klassischen Siliconsystemen typischerweise erst ab rund 15 kn und hoher Fahrtaktivität; neuere Silicon-Hydrogel-Systeme reinigen sich bereits ab etwa 8 bis 10 kn selbst). Vorteil: kein Biozid, keine Toxizitätsproblematik, lange Haltbarkeit (≥ 10 Jahre). Nachteil: wirkt nicht im Hafen oder bei Stillstand — für Schiffe mit langen Liegezeiten oder geringer Fahrtgeschwindigkeit sind biozidhaltige selbstpolierende Systeme geeigneter (siehe L-04).

Umwelt und Sicherheit

Früher übliche Organozinnverbindungen (z. B. Tributylzinnoxid, TBT) haben ein hohes ökotoxisches Potenzial gegenüber Mensch und Umwelt; ihr Einsatz ist heute stark eingeschränkt bzw. verboten. Stattdessen kommen andere Wirkstoffe zum Einsatz, deren Umweltverträglichkeit ebenfalls kritisch zu bewerten ist. Epoxid-Härter (Amine) sind reizend/sensibilisierend — Haut- und Atemschutz.

Merksatz

Schiffsfarbe = Korrosionsschutz zuerst. Zinkstaub-Primer, 2K-Epoxid/Polyamidoamin-Decklack (Härtermenge über die Epoxidzahl), dazu unter Wasser ein Antifouling. Organozinnverbindungen (TBT) als Antifouling-Wirkstoff sind wegen ihrer Ökotoxizität international geregelt und für Schiffsanstriche nicht mehr zulässig (IMO-AFS-Übereinkommen).

SchiffsfarbeKorrosionsschutzPrimäranstrich2K-EpoxidPolyamidoaminEpoxidzahlAntifoulingOrganozinnTBTBlaupigmenteKupfer(I)-oxidFouling-Release
Quellen
  • Brock/Groteklaes/Mischke, Lehrbuch der Lacktechnologie

Übungsblatt Ü-103

Prüfen, ob es sitzt.

Verständnis8 Punkte

1. Was ist die Hauptaufgabe einer Schiffsfarbe, und welche Funktion hat der Primäranstrich?

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HauptaufgabeKorrosionsschutz des Stahls gegen Wasser, Salz und Schmutz.
PrimäranstrichErster Korrosionsschutz direkt nach der Vorbehandlung (Shopprimer), noch schweißbar. Im Schiffbau meist ein anorganischer Zink-Ethylsilicat-Primer oder ein zinkstaubpigmentierter 2K-Epoxid-Primer (siehe L-101). Polyvinylbutyral spielt heute nur noch als dünner Wash-Primer im Stahlbau eine Rolle.
Warum das eine Eins verdientKorrosionsschutz als Hauptaufgabe und die Rolle des Primäranstrichs werden korrekt genannt.
Berechnung6 Punkte

2. Ein Epoxidharz hat eine Epoxidäquivalentmasse von 500 g/Äq. Berechnen Sie den Epoxidwert (EP-Wert = 100 / EP-Äquivalentmasse).

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AnsatzEP-Wert = 100 / EP-Äquivalentmasse.
RechnungEP-Wert = 100 / 500 = 0,20 (Epoxidgruppen je 100 g).
Warum das eine Eins verdientDer Epoxidwert wird korrekt aus der Äquivalentmasse bestimmt.
Anwendung6 Punkte

3. Wozu dient ein Antifouling-Anstrich, und warum sind Organozinnverbindungen problematisch?

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AntifoulingVerhindert im Unterwasserbereich den Bewuchs mit tierischen und pflanzlichen Organismen (Muscheln, Algen).
OrganozinnTBT u. Ä. sind stark ökotoxisch; ihr Einsatz ist heute stark eingeschränkt bzw. verboten.
Warum das eine Eins verdientFunktion des Antifoulings und die Ökotoxizität von Organozinn werden erkannt.

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