06


NUMMER 09 I 7 DECEMBER Nanotechnology for Offshore: How is the score?


Nanotechnology. It is a word that has a bit of fantasy. Word has it that “nano can do anything.” It is oſten believed that this technology is out of reach. Too expensive. Complicated. Well… it improves upon acquaintance.


During the nineties and the first decade of this century, nanotechnology and especially the accompanying application techniques have grown to full maturity. This meant prices for nanoproducts dropped, and application possibilities spread wider over more types of material. Today, nanotechniques in the fields of corrosion, abrasion, thermal and electrical insulation, lubes and fuel, active cleaners and selfcleaning surfaces are available. All on the level of quality only the maritime world can ask for. Foodgrades, class approvals, EPA and IMO acceptance, OEM Letters of No Objection, it’s all there. So let’s zoom in on some applica- tions, like corrosion protection or thermal insulation, topics of great interest offshore.


Nanoparticles are small. That helps a lot, as nanotech is all about spreading and building matrices inside and on the surfaces of materials. Particles entirely fill in the intermo- lecular spaces of for instance glass or metals. In this process, binders and activators make that a number of reactions take place, offering great advantages over the traditional tech- niques like painting, lubricating or insulating.


1


The one most important reaction of nanoparticles is that they don’t stick mechanically, but bond chemically inside the host materials. They become one with the material and themselves. This means literally nothing can enter the host material anymore, thus changing or enhancing material characteristics. Pull or breaking strength of the host material, or brittleness, will not change however.


The typical properties of the particles subsequently determine how the host material is altered. Nano-tungsten brings unseen abrasion resistance. Nano-borate is extremely low-friction. And so on.


So now we can very well protect, strengthen or enhance our host material. Here comes the carrier into play, as we have to transport the particles into the material. Paint, water, alcohol or grease are good examples of a carrier.


In the introduction we mentioned that nanotechnology was expected to be expen- sive and complicated. Nano corrosion passivator is a technique that proves the opposite is true. Developed by Dutch nC Marine and American MDEChem in coopera- tion with a Dutch shipowning companies, it is applied to passivate (heavily) corroded metal and to remove loose rust, without the time- consuming sandblasting or coating.


1 ) Nanotechnology can help reducing corrosion and insulation related cost dramatically. — In offshore kunnen nanotechnieken met betrekking tot corrosie en/of thermische isolatie enorm kosten reducerend werken.


2


2 ) This ballast water tank bulkhead got an insert welded in. New steel, without coating, but treated with nano corrosion passivator once placed, did not corrode at all. Picture shows the situation 3 years aſter the renewal. — Deze bulkhead van een zoutwater ballastwatertank kreeg een deel nieuw staal ingelast, zonder coating, maar mét nC Marine Nano Corrosie Passivering. De foto laat de situatie na 3 jaar zien.


3 ) Thermal insulating coatings do not take away space and can reduce surface temperatures from 140° C to 50° C or lower. Both characteristics significantly improve safety, and bottom-line! — De tabel laat de temperatuurreductie zien van het oppervlak van een industriële boiler. Doelen als veilig werken en energiebesparing worden behaald.


Nanotechniek Offshore: Waar staan we?


Nanotechniek. Een woord waar van alles bij wordt gedacht. Het gerucht gaat “dat het alles kan.” Vaak denkt men: Het is onbereik- bare techniek. Het zou weleens heel duur kunnen zijn. Enzovoort. Dat valt allemaal reuze mee.


Gedurende de jaren 90 en de eerste 10 jaar van deze eeuw zijn nanotechnieken en ook zeker de applicatietechnieken tot volle wasdom gekomen. Dit betekende dat de prijzen voor nanoproducten sterk daalden en dat de keuze ruimer werd, waardoor meer verschillende materialen van nanotechniek konden profiteren. Zo zijn er technieken op het gebied van corrosie, abrasieve slijtage, thermische en elektrische isolatie, smeerolie en brandstof, cleaners en zelfreinigende oppervlakken. En inmiddels allemaal op kwaliteitsniveaus die aan eisen voldoen die alleen de maritieme wereld kan stellen, met class approvals, EPA en IMO approvals, foodgrades, alles erop en eraan. Tijd dus om eens op wat technieken in te zoomen, zoals corrosiebescherming en thermische isolatie.


Nanodeeltjes zijn klein. Dat helpt, want nanotechniek gaat vooral over het opzetten van een structuur in en óp het oppervlak van materialen. Het vult de moleculaire ruimtes van bijvoorbeeld metaal of glas helemaal op. Daarbij vinden een aantal reacties plaats met behulp van binders en activators, die van groot voordeel zijn ten opzichte van traditionele technieken als verven, smeren of isoleren.


De belangrijkste reactie van nanodeeltjes met materialen is dat de deeltjes zich niet mechanisch hechten, maar chemisch. Ze worden één met het materiaal. Daarnaast binden ze zich ook onderling. Hierdoor kan niets meer binnendringen en veranderen dus de eigenschappen van het behandelde mate- riaal. Aan de oorspronkelijke sterkte of bros- heid van het materiaal verandert echter niets.


De eigenschappen van de deeltjes bepalen vervolgens op welk gebied materiaal wordt versterkt. Nano-wolfraam maakt enorm slijtvast. Nano-boron maakt heel glad. En zo zijn er veel meer mineralen beschikbaar en combinaties mogelijk.


We kunnen materiaaloppervlakken nu goed beschermen of aanpassen. Hier komen de dragers in het spel, de producten die onze nanodeeltjes naar het materiaal gaan transporteren. Denk hierbij aan verf, water of vet.


In de inleiding spraken we over het idee dat nanotechniek duur en gecompliceerd zou zijn. Nano-corrosie passivator is een techniek die het tegendeel bewijst. Nano Corrosie Passivator is ontwikkeld door het Neder- landse nC Marine in samenwerking met het Amerikaanse MDEChemical en een Neder- landse rederij. Het wordt toegepast om (zware) corrosie te passiveren en losse roest te verwijderen, zonder de tijdrovende noodzaak om te zandstralen of te coaten.


Deze techniek beschermt bijvoorbeeld ballasttanks of pilaren in zoutwater tot 6 jaar, de metaaldikte zal in deze tijd niet afnemen. Door gebruik te maken van floattechniek is deze toepassing zeer geschikt om metalen structuren van binnen te beschermen. Desgewenst kan het oppervlak worden afgewerkt met een licht flexibele coating, waarop een type approval van 5 jaar is afgegeven. De kosten van het product liggen duidelijk lager dan de traditionele tech- nieken. De snelheid van werken (floaten, rollen, spuiten) en de minimale afvoer van afval (geen straalgrit), dragen verder bij aan de kostenvermindering. Het opnieuw conserveren van bijvoorbeeld ballasttanks van een 9.000 tons schip kost in plaats van 7 dagen nu 2 dagen.


Een andere techniek die naast eenvoudige verwerking ook een dubbelfunctie invult, is thermisch isolerende coating. Met verf als drager, wordt het anti-corrosief maken van metaal gecombineerd met het reduceren van oppervlaktetemperaturen van pijpen en buizen door middel van thermische isolatie.


Veiliger werken wordt gerealiseerd doordat oppervlaktetemperaturen van stoomleidin- gen kunnen worden teruggebracht van 140° C naar 50° C. Isoleren, warm of koel houden, we hebben nu mogelijkheden om dergelijke situaties verder te verbeteren, we kunnen nu immers 100% van het totaaloppervlak isoleren en bereiken met kwast of spuit.


Gemiddeld reduceert een thermisch isolerende coating energiekosten met 10% á 25%. Universitair onderzoek toont 34,8% minder thermische overdracht aan, een 22,4% betere W/m2 K (U-waarde) en 28,8% verbetering in thermische weerstand.


De nanotechnische coating heeſt ook een extreem anti-corrosieve werking. De nano- deeltjes vormen een matrix in het oppervlak van het metaal en binden zich daar. Hierdoor kunnen de invloeden die corrosie veroorzaken geen invloed meer uitoefenen, de schadelijke gevolgen van shockloads (staalkabel langs metaal trekken, hamer laten vallen), zijn veel minder aan de orde. Bijkomend kosten voordeel voor applicatie is dat deze (trans- parante) techniek geen primers nodig heeſt.


Zeggen we nu vaarwel tegen onze oude cladding en glaswol? Nee, nooit helemaal. Thermisch isolerende coatings kennen geen geluidsisolatie. Temperaturen hoger dan 200° C vallen buiten het bereik van deze coatings. Maar intussen hebben we wel een extra wapen in handen als het gaat om verbetering van kosteneffectieve thermische isolatie en veiligheid aan boord.


Voor verdere informatie en referenties omtrent deze technieken of applicatie kunt u contact opnemen met nC Marine, via netherlands@nc-marine.com of www.nc-marine.com.


This technique protects internal structures like ballast water tanks for at least 6 years in salt water. Material thickness will not reduce during this time. By means of floating, nano corrosion passivator is very well suited for protecting internal structures. The surface can be finished with a light flexible coating, and has a type approval for 5 years. The cost for this product is much lower than the traditional techniques. Furthermore, the ability to complete a project fast and the minimum amount of waste add to the bottom-line. Treating ballast water tanks of a 9,000 tons vessel now take 2 instead of 7 days.


Another nanotechnical solution, that offers simple application but houses two qualities, is thermal insulating coating. With paint as a carrier, strong anti-corrosion properties and the capacity to reduce surface temperatures of pipes are combined.


Safe working can now be realized by reducing surface temperatures of boilers and steampipes from 140° C to 50° C. Insulating, keep warm or cold, we now have the possibili- ties to further improve on these situations as we can now insulate all 100% of the surfaces involved. With a brush, roller or airgun. On average a thermal insulating coating reduces energy cost by 10 to 25%. Universities found 34,8% less thermal conductivity, a 22,4%


3


better W/m2 K (U-value) and 28,8% improve- ment in thermal resistance.


This nano-based coating also has strong anti-corrosive properties. As said, nanoparti- cles form a matrix on and inside the host material, where they bond with the material and themselves. Influences that normally cause corrosion can no longer intrude our host material and have no influence any more. Beacause of the bonding, shockloads caused by steel wire ropes or an incidently dropped tool, have much less damaging impact. And an additional advantage of this (transparent) coating is that no primers are needed.


Do we say goodbye to our old cladding and glasswool here? No. Acoustic insulation is not included when using thermal insulating coatings, and temperatures over 204C/400F are beyond the scope of these coatings. Still, when you are thinking of improving on safety and functionality in your engine room, you can think in solutions now.


Contact nC Marine for further information and references regarding these techniques through netherlands@nc-marine.com or www.nc-marine.com.


Page 1  |  Page 2  |  Page 3  |  Page 4  |  Page 5  |  Page 6  |  Page 7  |  Page 8  |  Page 9  |  Page 10  |  Page 11  |  Page 12  |  Page 13  |  Page 14  |  Page 15  |  Page 16  |  Page 17  |  Page 18  |  Page 19  |  Page 20  |  Page 21  |  Page 22  |  Page 23  |  Page 24  |  Page 25  |  Page 26  |  Page 27  |  Page 28  |  Page 29  |  Page 30  |  Page 31  |  Page 32  |  Page 33  |  Page 34  |  Page 35  |  Page 36  |  Page 37  |  Page 38  |  Page 39  |  Page 40  |  Page 41  |  Page 42  |  Page 43  |  Page 44  |  Page 45  |  Page 46  |  Page 47  |  Page 48  |  Page 49  |  Page 50  |  Page 51  |  Page 52  |  Page 53  |  Page 54  |  Page 55  |  Page 56  |  Page 57  |  Page 58