Gennem tiden er forskellige metoder blevet anvendt til at beskytte skibsskrog mod begroning. Overfladeprofilometri og SEM/EDX er værdifulde metoder til analyse af funktionelle overflader.

Beskyttelse af skibsskrog mod begroning og fastsættelse af marine organismer er blevet udført på mange måder gennem historien – fra kobberplader på træskrog, over tinbaserede selvpolerende antifouling-midler, til moderne kobber- og zinkbaserede belægninger med fx silyl-akrylatbindere samt silikonebelægninger med lav overfladeenergi.

Forskning i antifouling fortsætter med fokus på at øge modstandsdygtigheden mod begroning, reducere brændstofforbrug og mindske miljøpåvirkningen. Selvom moderne antifouling-belægninger har høj ydeevne, er der stadig plads til forbedringer – især med længere dokningsintervaller og nye teknologier som flydende vindmølleparker og bølgeenergi.

Undersøgelse med SEM/EDS og 3D-overfladeprofilometri

Denne undersøgelse er en del af et igangværende projekt, der undersøger virkningsmekanismen i kobberholdige antifouling-belægninger med det overordnede mål at kontrollere udvaskning og forbedre ydeevnen uden at øge mængden af biocid.

Overflader og tværsnit af prøver fra kommercielle skibe og teststeder er blevet analyseret med SEM/EDS og 3D-overfladeprofilometri. Prøverne og den videnskabelige ekspertise er leveret af Hempel A/S, leverandør af antifouling-teknologi og opfinder af flere teknologier på området.

Biocidet – her kobberpyrithion – og matrixen i belægningssystemet er de vigtigste faktorer for effektiv begroningsbeskyttelse. Overfladen af prøver indsamlet af dykkere fra et handelsskib er blevet undersøgt. To identiske prøver – én ren og én begronet – er blevet analyseret med 3D-overfladeprofilometri. Prøverne er fra samme batch og muligvis påført under samme forhold. De er nænsomt renset uden at beskadige overfladen.

sample 1 drlig 10xc 1 thresholded 7081 m 2897 m parameters table
Venstre: begronet prøve.
Højre: ren prøve. Målt med Sensofar Blu-Neox 3D optisk profilometer.

Den begronede prøve har tydeligt højere ruhed end den rene – fx er Sa-værdien næsten 10 gange højere. Det antages, at en ru overflade lettere bliver begroet end en glat. Den rene prøve har en Sa-værdi (middel overfladehøjde) på under 1 mikrometer.

Den øgede ruhed skyldes sandsynligvis forhold under påføring, som fx tør sprøjtning eller støv på den våde overflade.

Metoden giver fremragende indsigt i prøvernes topografi, og en større undersøgelse af prøver udsat for forskellige forhold kunne være meget værdifuld.

Overfladeprofilen af virkelige prøver er værdifuld information for Hempels R&D-team til at forbedre antifouling-formuleringer.

SEM/EDS-analyse af kobberpyrithions udvaskning

En sekundær undersøgelse med SEM/EDS blev udført for at belyse udvaskningsvejen for kobberpyrithion. Der blev grundigt udtaget tværsnit af en prøve, der havde været udsat for havvand i 30 måneder, med en guillotinekniv for at undgå udtværing. Resultaterne viser, at de første fem områder er udvasket for aktivt kobber og svovl, mens jern (fra jernoxid) stadig er til stede. 

Scanning elektronmikroskopi af et tværsnit af den begroningshæmmende belægning efter eksponering i havvand. Højre side er overfladen. De markerede firkanter blev analyseret ved hjælp af EDS.
Indhold af relevante elementer i den tværsnitlige SEM/EDS-analyse. Det ses, at de første 5 områder er udvasket for aktivt kobber og svovl, mens jern (fra jernoxid) stadig er til stede.

Det ses tydeligt, at kobber- og svovlniveauerne følges ad, og at overfladen (højre side) er udvasket for biocid op til område 6. Biocidet udvaskes gennem matrixen uden at danne kanaler – i hvert fald ikke synlige i SEM. I det udvaskede område er både svovl- og kobberindhold tæt på nul, hvilket gør metoden nyttig til vurdering af udvaskningshastigheden.

Metoderne rækker ud over belægninger

Både overfladeprofilometri og SEM/EDS er værdifulde metoder til analyse af funktionelle overflader – ikke kun til belægninger, men også til fx medicinsk udstyr som katetre og sårbandager.