PT1570010E - Revestimento especial de superfícies que entram em contacto com líquidos - Google Patents

Description

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CÓ&fM^O ©OH LÍQUIDOS 0 invento refere-se a um revestimento especial de superfícies que entram em contacto com líquidos, nomeadamente com água do mar ou água doce, para evitar a formação de incrustações biológicas devido a alterações periódicas do valor de pH da camada do líquido imediatamente contígua às superfícies, São áreas de aplicação do invento a navegação, as instalações portuárias, as instalações de construção hidráulica, técnicas offshore e sistemas de refrigeração. A deposição de organismos de incrustação poderá levar a um impacto negativo significativo no funcionamento de superfícies de utilização técnica. Na navegação, por exemplo, a deposição de cracas, amêijoas e algas no casco do barco, leva a uma maior resistência ao atrito e, desta forma, a um acréscimo no consumo de combustível, mesmo a uma velocidade constante. Em sistemas de tubos com água do mar, este tipo de incrustações poderá levar a um entupimento e até ao completo não funcionamento. São seguidos, e parcialmente aplicados, métodos alternativos para evitar a formação de incrustações, através do desenvolvimento de pinturas com silicone ou teflon, cuja tensão superficial modificada reduz a deposição de organismos (DE 2601928 B2, EP 0320716 Bl, EP 0489998 Al), - pinturas ablativas que, durante o andamento, se decompõem, camada a camada, e que, desta forma, retiram também a base das incrustações, (DT 2706181 Al) - pinturas que se assemelham ao princípio da pele de golfinho (BROEG, H. (2002) Walhaut gegen Seepocken, mare N° 26, Juni/Juli 2001, página 116-119) - pinturas que se assemelham ao princípio da pele de focas (CealCoat (2001) folheto de empresa, sealcoats.com), - isolamentos em sistema de refrigeração, nos quais se matam as larvas / os esporos dos organismos mediante um aumento drástico da temperatura na água (DE 199 21 433), - pinturas de condução eléctrica, em cuja superfície se formam, através do fluxo eléctrico, produtos de electrólise com efeito tóxico, nomeadamente iões de cloro (JP 63-101464, JP 63-103789, EP 0 369 557).

Uma aplicação generalizada dos procedimentos referidos não foi bem sucedida, com excepção da referente às tintas ablativas e aos revestimentos de silicone, em parte devido a motivos técnicos e em parte devido aos respectivos custos. Relativamente às pinturas de condução eléctrica já conhecidas, deve ser referida a desvantagem de uma poluição ambiental resultante da libertação de substâncias nocivas, nomeadamente iões de cloro.

Da DE 41 09 197 C2 e da DE 41 09 198 C2 é conhecido um procedimento para influenciar o valor de pH de superfícies de corpos sólidos em meios líquidos, sendo aplicada uma camada de ligante e macro-moléculas com grupos de aniões e catiões livres. Nesta camada é criada uma tensão contínua, o que leva à formação de valores de pH extremos numa camada fina contígua a esta camada. Porém, este procedimento tem a desvantagem de a alteração do valor de pH se concentrar no local mais próximo do contra-eléctrodo, levando a que este procedimento, na prática, não possa ser aplicado, dado não ser adequado para uma aplicação em grandes superfícies.

De acordo com o estado de técnica actual, o impedimento da formação de incrustações é conseguido sobretudo através de pinturas contendo biocidas (antifoulings) ou processos com efeito biocida. Este efeito baseia-se na libertação dos biocidas para as águas envolventes, o que leva, em extensas áreas de aplicação, como por exemplo portos, estaleiros e em rotas navais muito frequentadas, a problemas ambientais significativos. O invento tem como tarefa, conseguir encontrar um revestimento especial e amigo do ambiente para as superfícies, revestimento esse que impede a formação de incrustações biológicas em caso de alteração do valor de pH nas camadas de líquidos imediatamente contíguas às superfícies, e que garantem alterações uniformes do valor de pH relativamente a toda a superfície. Destas alterações do valor de pH não deve resultar a criação ou libertação de substâncias nocivas para o ambiente, como, por exemplo, o cloro.

Esta tarefa é realizada através de uma estrutura de revestimento de acordo com o invento e de um método para o impedimento da formação de incrustações biológicas. O invento é realizado de acordo com as reivindicações de patente. 0 revestimento de acordo com o invento consiste em várias camadas (imagem l), sendo • aplicada, na superfície (1) a proteger e desde que a superfície apresente uma condutividade eléctrica, pelo menos uma camada (2) de isolamento eléctrico, e - na superfície a ser protegida (1), e desde que & própria superfície seja condutora eléctrica, está aplicada pelo menos uma camada isolante (2) , e que - na camada isolante (2) ou na superfície a ser protegida, respectivamente, e desde que a própria superfície não seja um condutor eléctrico, estar colada uma película de carbono condutora eléctrica (4), preferencialmente película de grafite, através de uma cobertura adesiva condutora eléctrica (3), e - na película de carbono condutora eléctrica (4) ser aplicado um revestimento (5) resistente à água, mecanicamente estável, e resistente a valores alcalinos e de pH ácido, o qual torna possível uma ligação condutora entre o revestimento (4) da película de carbono (3) adesiva e o meio envolvente aquoso, quer mediante a própria condutividade ou mediante microporos, os quais permitem uma determinada penetração do envolvente, sendo a respectiva condutividade, porém, inferior à do revestimento (4) da película de carbono (3) adesiva • Que se encontra pelo menos um contra-eléctrodo no meio líquido envolvente, mediante o qual é possível criar um campo de corrente contínua, colocando tensão nos eléctrodos. A folha de carbono (4), preferencialmente uma folha de grafite, apresenta um contacto eléctrico (6) e funciona como eléctrodo. No meio liquido envolvente encontra-se pelo menos um contra-eléctrodo e, mediante aplicação de tensão nos eléctrodos, é criado um campo de corrente contínua. Através deste campo de corrente contínua, que pode ser regulado e cuja corrente pode ser invertida, é obtida uma alteração do valor de pH da camada de líquido imediatamente contígua à superfície, sendo possível regular o sentido e a amplitude da alteração do valor de pH mediante a polaridade e a densidade da corrente.

As camadas finais (5) com capacidade de condução eléctrica consistem, preferencialmente, em resina de epóxido com capacidade de condução. Porém, de acordo com o invento, também é possível serem colocadas camadas não condutoras, desde que permitam uma determinada penetração do líquido envolvente, levando assim ao contacto entre a folha de carbono (4) e o meio envolvente. O contra-eléctrodo pode encontrar-se no meio envolvente, por exemplo no porto ou, de forma apropriada, na superfície a proteger, por exemplo, electricamente isolado, na superfície do casco de um barco. O revestimento também poderá ser disposto por segmentos, sendo possível direccionar em separado cada um dos segmentos. Quando a geração do campo eléctrico é efectuada por segmento e é sequencial, torna-se possível impedir a formação de incrustações biológicas também em áreas extensas de forma eficiente do ponto de vista energético.

Também é objecto do presente invento um método para o impedimento da formação de incrustações biológicas através do revestimento de acordo com o invento, em que no contacto eléctrico (6) e no contra-eléctrodo ser aplicada uma tensão, controlada mediante uma unidade de controlo, definindo a tensão de modo a que o valor de pH da camada de liquido imediatamente contígua à superfície se encontre acima ou abaixo do valor de pH do líquido. Inversões na polaridade levam a alterações dos valores de pH, sendo que o valor de pH obtido, e que está acima do valor normal do líquido, se encontra no intervalo entre 8 e 11, preferencialmente entre 9 e 10, e o valor de pH obtido, e que está abaixo do valor normal do líquido, se encontra no intervalo entre 2 e 6, preferencialmente entre 3 e 4. A duração da alteração do valor de pH é de 1 a 10 minutos, preferencialmente 4 minutos.

Entre as alterações do valor de pH são efectuadas pausas, durante as quais não se aplica nenhum campo eléctrico e que têm a duração de, preferencialmente, 1-30 minutos, sendo que as pausas entre a primeira, terceira, quinta, sétima, etc., alteração têm a duração de 1 a 5 minutos, preferencialmente de 2 minutos, e em que as pausas entre a segunda, quarta, sexta, oitava etc., alteração têm a duração de 5-30 minutos, preferencialmente de 15 minutos. A especial estrutura de camadas do revestimento de acordo com o invento, e o método reivindicado, permitem, ao contrário dos métodos descritos na DE 41 09 197 C2 e DE 41 09 198 C2, uma distribuição uniforme das alterações do valor de pH sobre a totalidade da superfície a proteger.

Tanto o revestimento como o método de acordo com o invento, estão, assim, aptos a criar condições adversas à vida dos organismos de incrustações e respectivas larvas, sem impactos negativos para o meio ambiente, sendo, também, adequados para a utilização técnica em grande escala e em superfícies extensas.

Como áreas de aplicação possíveis incluem-se todas as áreas de barcos de recreio, de desporto e de trabalho, construções offshore, instalações portuárias e marítimas, sistemas de refrigeração e dispositivos para o registo contínuo de dados de monitorização nas áreas aquáticas. O invento será, em seguida, explicado de forma mais pormenorizada com um exemplo de execução.

Em um revestimento do casco do barco, para a protecção contra corrosão e para o isolamento eléctrico, são aplicados 1 primário e 3 camadas de 2K de resina de epóxido com uma espessura de revestimento total de 300/zm. A restante estrutura das camadas consiste em: uma adesiva seca de resina de epóxido condutora (50 μτη) , - uma película de grafite perfurada, dimensão dos furos 2 mm (200 UMl ) , - 2 camadas de revestimento de resina de epóxido condutora (ΙΟΟμπι) . A película de grafite entra em contacto com uma película de cobre auto-adesiva. Como contra-eléctrodo é utilizado um eléctrodo de grafite. A tensão criada varia entre +/- 2 V e +/-10 V. O ritmo de comutação, relativamente à superfície a proteger, é composto por: 4 min. catódico, 2 min. pausa, 4 min. anódico, 15 min. pausa, 4 min. catódico, e assim sucessivamente. O valor do pH registado na superfície com um micro eléctrodo varia, de acordo com 0 ritmo de comutação e em dependência da tensão criada, entre 3,5 e 10.

Legendas das imagens: 1 " Superfície a proteger 2 - Camada de isolamento eléctrico 3 “ Camada adesiva condutora eléctrica 4 - Película de carbono 5 " Camada de cobertura condutora eléctrica 6 - Contacto eléctrico

Lisboa, 2 de Agosto de 2007.

Claims (14)

1. Revestimento de superfícies que entram em contacto com um líquido, principalmente com áqua do mar ou áqua doce, para a prevenção de incrustações biolóqicas resultantes de alterações periódicas do valor de pH da camada líquida que rodeia as superfícies, caracterizado por • o revestimento da superfície consistir em várias camadas, sendo que - na superfície a ser proteqida (1)·, e desde que a própria superfície seja condutora eléctrica, está aplicada pelo menos uma camada isolante (2), e que - na camada isolante (2) ou na superfície a ser protegida, respectivamente, e desde que a própria superfície não seja um condutor eléctrico, estar uma película de carbono condutora eléctrica (4) , preferencialmente película de grafite, colada através de uma camada adesiva condutora eléctrica (3), e - na película de carbono condutora eléctrica (4) ser aplicado um revestimento (5) resistente à água, mecanicamente estável, e resistente a valores alcalinos e de pH ácido, o qual torna possível uma ligação condutora entre o revestimento (4) da película de carbono (3) adesiva e o meio envolvente aquático, quer mediante a própria condutividade ou mediante microporos, o qual permite uma determinada passagem do envolvente líquido, sendo a respectiva condutividade, porém, inferior à do revestimento (4) da película de carbono (3) adesiva. • o revestimento (4) de película de carbono estar provido de um contacto eléctrico (6) ; e • existir pelo menos um contra-eléctrodo no meio envolvente líquido, pelo qual pode ser gerado um campo eléctrico de corrente contínua quando se aplica uma tensão aos eléctrodos e cuja polaridade pode ser alterada e pode ser controlada, e que gera uma mudança do valor do pR na camada líquida que envolve directamente a superfície, e em que a direcção e a amplitude da mudança do valor de pH são controláveis através da polaridade e da densidade da corrente.

2. Revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por • a película de carbono (4) estar provida de orifícios, e • estar embutida num polímero condutor que funciona como uma cama adesiva (3).

3. Revestimento, de acordo com as reivindicações I", caracterizado por • a camada isolante (2) consistir em pelo menos um, preferencialmente 3 camadas de polímeros, preferencialmente, 2K de resina de epóxido, e • a camada adesiva condutora (3) consistir em um polímero condutor, e • a película de carbono (4) estar provida de orifícios, e • o revestimento superior (5) consistir em, pelo menos uma, preferencialmente duas camadas de polímero condutor e/ou camadas de polímero com microporos.

4. Revestimento, de acordo com as reivindicações 1-3, caracterizado poar o revestimento superior (5) consistir em um polímero preenchido com grafite e/ou incrustação.

5. Revestimento, de acordo com as reivindicações 1-4, caracterizado por uma película de cobre auto-adesiva ser utilizada como um contacto eléctrico (6).

6. Revestimento, de acordo com as reivindicações 1-5, caracterizado por um eléctrodo de grafite ou um eléctrodo de ferro-silicium ser utilizado como um contra-eléctrodo.

7. Revestimento, de acordo com as reivindicações 1-6, caracterizado por uma tensão, ajustável mediante uma unidade de controlo, ser aplicada ao contacto eléctrico (6) e ao contra-eléctrodo.

8. Método para a prevenção de incrustação biológica com um revestimento de acordo com as reivindicações 1-5, caracterizado por uma tensão, ajustável mediante uma unidade de controlo, ser aplicada ao contacto eléctrico (6) e ao contra-eléctrodo, sendo que a tensão é definida de forma a que o valor de pH da camada líquida que envolve directamente a superfície difere do valor de pH do líquido, quer no sentido alcalino, que no sentido ácido.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por alternadamente • serem criados valores de pH que estão acima do valor normal do liquido, e • serem criados valores de pH que estão abaixo do valor normal do liquido

10. Método, de acordo com as reivindicações 8 e 9, caracterizado • o valor de pH obtido, e que está acima do valor normal do liquido, se encontrar no intervalo entre 8 e 11, preferencialmente entre 9 e 10, e • o valor de pH obtido, e que está abaixo do valor normal do liquido, se encontrar no intervalo entre 2 e 6, preferencialmente entre 3 e 4.

11. Método, de acordo com as reivindicações 8-10, caracterizado por a duração da alteração do valor de pH ser de 1-10 minutos cada, preferencialmente 4 minutos.

12. Método, de acordo com as reivindicações 8-11, caracterizado por entre as alterações do valor de pH serem efectuadas pausas, durante as quais não se aplica nenhum campo eléctrico e que têm a duração de, preferencialmente, 1-30 minutos.

13. Método, de acordo com as reivindicações 8-12, caracterizado por entre as alterações do valor de pH serem efectuadas pausas, durante as quais não se aplica nenhum campo eléctrico e de terem a duração de, preferencialmente, 1-30 minutos, sendo que as pausas entre a primeira, terceira, quinta, sétima, etc., alteração têm a duração de 1 a 5 minutos, preferencialmente de 2 minutos, e em que as pausas entre a segunda, quarta, sexta, oitava etc., alteração têm a duração de 5-30 minutos, preferencialmente de 15 minutos.

14. Método, de acordo com as reivindicações 8-13, caracterizado por a aplicação do campo eléctrico e a alteração do valor de pH da camada de liquido que envolve as superfícies serem executadas em segmentos e individualmente em sucessão. Lisboa, 2 de Agosto de 2007.