Der wirtschaftliche und ökologische Schaden durch mangelnden Korrosions- und Antifouling-Schutz ist insbesondere bei großen maritimen Strukturen erheblich. Reparaturen an großen Schiffen oder stationären maritimen Strukturen sind immer mit hohen Kosten und großem Aufwand verbunden. Aus ökonomischer und ökologischer Sicht würde ein lösungsmittelfreies, robustes Beschichtungssystem mit Antifouling- und Korrosionsschutzeigenschaften die Wartungsintervalle und -kosten für große maritime Strukturen erheblich reduzieren.
Im Rahmen des Projektes Inno-Emaille wurden neuartige Emaille-Beschichtungen entwickelt und in einem automatisierten Prozess mittels induktivem Erhitzen auf Stahl eingebrannt. Diese Technologie ermöglicht die Emaillierung von großen Bauteilen, die aufgrund ihrer Größe mit herkömmlichen Methoden (Einbrand im Brennofen) nicht mit Emaillen beschichtet werden können. Ausgangspunkt für das Vorhaben ist ein Patent der Firma INNO HEAT zur Anwendung der Induktionstechnik zum Einbrennen von Emaille, dessen prinzipielle Machbarkeit für verschiedene Legierungen im Labormaßstab bereits bestätigt wurde (PCT/EP2014/072331).
Das Projekt setzt auf die hervorragenden chemisch–physikalischen Eigenschaften neuer Emaille-Systeme, vor allem die
- hohe Formstabilität,
- hohe Haftfestigkeit,
- Kratzfestigkeit,
- Schlagfestigkeit (Dünnschichten sehr flexibel und stoßfest, stark beanspruchbar),
- Korrosionsbeständigkeit (Verschmelzungsschicht),
- beste Eigenschaftskombination (Festigkeit und Elastizität von Metall, Härte und chemische Widerstandsfähigkeit von Glas),
- selbstreinigenden Eigenschaften (kein Anhaften von Verschmutzungen).
Durch nanoskalige Zusätze kann die Festigkeit der Emaille weiter erhöht werden. Zudem ist Emaiille lösungsmittelfrei und witterungsbeständig.
Bedingt durch den aufgrund primärer Erwärmung des Trägermaterials (Skineffekt bei induktiver Erhitzung) völlig andersartigen Verbund Stahl – Emaille und eine qualitativ neuartige Grenzschichtausbildung Metall – Emaille (Diffusionsprozess) wird ein noch deutlich besseres Eigenschaftsbild erzielt. Es zeigen sich Haftfestigkeiten (ermittelt durch Abziehtest) deutlich höher als für polymere Beschichtungssysteme. Durch einen geschlossenen glasartigen Überzug auf der Stahloberfläche entsteht ein dauerhafter Korrosionsschutz, der im Salzsprühnebeltest untersucht wurde. Kleinere Schadstellen (z. B. Schlagstellen und Risse o.ä.) können mit einem „Reparatur-Set“ vor Ort einfach und dauerhaft ausgebessert werden (Emaille in Emaille). Beim Einbrennen fließt die Emaille in die Rauheit der Stahloberfläche und bildet eine glasartige glatte Oberflächentopologie mit Rauheit kleiner als 1µm.
Durch Zugabe von ZnO-Tetrapoden oder Carbon Nanotubes (CNT) konnte die Schlagfestigkeit der Emaille deutlich erhöht und eine nanoskalige Oberflächentopologie erzeugt werden, die die Anti-Bewuchseigenschaft der Oberfläche unterstützt.