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Was bedeutet Osmose, wie entstehen diese Probleme:

Osmose ist ein physikalischer Vorgang bei pflanzlichen - tierischen und auch bei den menschlichen Zellen. Die Reaktionen auch Angst bei den Eignern von Kunststoffbooten ist mehr als verständlich. Der Grund ist, dass diese Blasenbildung weit gehend vermieden werden kann und meist auf handwerkliche Fehler, Nachlässigkeiten bei der Fertigung und besonders auf die Materialeigenschaften im Faserverstärkten Kunststoffschichten zurück zu führen ist. Auch die Eigner tragen in Unkenntnis erheblich dazu bei, die Osmosebildung zu fördern.
Das Prinzip einer Osmose ist immer gleich. Zwei aneinander grenzende Hohlräume mit einer Trennwand (Membrane). Die Trennwand ist für reine Flüssigkeiten durchlässig, jedoch nicht für die Fremdstoffe die in einer Flüssigkeit gebunden sind. Die Ursache ist immer der Dampfdruck der in einer höher konzentrierten Lösung geringer ist als bei einer geringer konzentrierten Lösung. Der Austausch aus der Konzentrationsdifferenz erfolgt so lange, bis das Gleichgewicht sich einstellt, der Druck ist in beiden Zellen gleich. Da sich bei diesen Vorgang ein Osmotischer Druck von bis zu 5 Bar entwickelt, kann ein Gelcoats der mit mehreren Lagen verstärkt wurde nicht verhindern, dass Blassen entstehen oder die Oberfläche reißt. Diese Hohlräume oder Lunker (Luftblasen) sind Fertigungsbedingt und lassen sich bei der Herstellung nur durch eine sorgfältigste Verarbeitung zum Teil vermeiden. Techniken (Vakumverfahren) wie sie im Flugzeugbau angewendet werden würden das unterbinden, sind aber kaum bezahlbar.

Die wesentlichen Ursachen von osmotischen Schäden:´

Materialbedingt,durch fehlerhafte Werkstoffe. Dies Schäden treten in der Regel nach ein paar Jahren auf. Materialien die unter Wasserbelastung versagen, Materialien mit einer zu geringen Bruchdehnung, minderwertige Laminate und Harze wie die Orthophthalsäuere, Katalysatoren mit hygroskopischen Bestandteilen, Glasmatten mit einer Emulsionsbildung hinter der Feinschicht.

Fertigungsbedingt, da von Hand hergestellte Bauteile unvermeidliche Unterschiede aufweisen. Der Übergang von minderer Qualität zur höheren Qualität ist nahtlos. Somit kann ein Bereich 100% in Ordnung sein während ein paar cm weiter dieser Teilbereich vollständig versagt. Die Ursachen können sein, - zu dünne Feinschichtaufträge,- Bläschen innerhalb der Feinschicht, - nicht Einhaltung der Wartezeiten, - Lunkerbildung bei den ersten Verstärkungslagen, - schlecht imprägnierte Fasern, - Über und Unterdosierung der Katalysatoren, - nicht Beachtung der Überarbeitungszeiten des Gelcoats, - Auszehrung von Lösungsmitteln und einer Paraffinschicht,- zu kurze Topfzeiten bei Harzen, - nicht Einhaltung der Temperatur usw.

Ursachen verursacht durch die Umwelt, wie Salz -Süß - Brackwasser, gelöste Säuren - Weichmacher - Reinigungsmittel im Wasser, unterschiedliche Temperaturen, und besonders auch die UV- Strahlung durch die Sonneneinwirkung. Besonders Boote die in Gewässern mit hohen Temperaturen eingesetzt werden, ist eine besonderen Aufmerksamkeit des Unterwasserschiffes erforderlich.

Selbstverschuldete Ursachen, wie mechanische Schäden, Nichtversiegelung des Gelcoats vor einen Antifoulinganstrich, ständiges Anschleifen des Gelcoats wegen nicht mehr zeitgemäßer Produkte, Vernachlässigung der Untergrundreinigung vor dem Auftrag ein Beschichtung oder Grundierung, Verwendung von Hart - Silikon - und Teflonantifoulings die nicht mehr Zeitgemäß sind und erhebliche Aplikationprobleme verursachen, ständiger Produktwechsel da die verwendeten Produkte nicht die Anforderungen erfüllen, die Verwendung nicht kompatibler Produkte, unterschiedliche Lösungsmittel in den Produkten, unterschiedliche Spannungskonstanten der Beschichtungen, nicht Einhaltung der Herstellerangaben bei der Verarbeitung, zu hohe Drücke bei der Verwendung von Hochdruckreinigern, usw.

Bedeutung der Feinschicht (Gelcoats)


Der Gelcoat hat eine Schlüsselrolle für den Schutz des Laminates. Leider ist er kein Alleskönner, entscheidend ist die Schichtstärke von 0,4 - 0,8 mm, die Deckschichten and der Rumpfinnen- und Außenseite, sowie die Harzqualität der beiden Verstärkungslagen hinter der Feinschicht. Entscheidend für den Osmoseschutz sind somit die ersten 2,5 mm eines Laminates auf der belasteten Wasserseite auf Grund der Hydrolysebeständigkeit. Wichtig ist der Auftrage einer gleichmäßigen Schichtstärke , die Vermeidung von Lufteinschlüssen, die Wartezeit bis zur ersten Aufbringung des Laminat, sowie die Harzqualität. Am besten hat sich dabei Isophalsäuere das mit Neopentylglykol verbessert wird bewährt. Wichtig ist die Einhaltung der Bruchdehnung mindestens 2,5%, Vermeidung einer hohen Pigmentierung sowie die Anbringung hinter der Gelcoatschicht einer Vinylester- Barriereschicht von ca. 0,4 - 0,8 mm. Auch bei der ersten Matte ist ein Pulverbeschichtetes Laminat von wichtiger Bedeutung. Auch der Einsatz ist von Bedeutung.

Für ein Trailerboot reicht ein Isophalsäuereharz, in wärmeren Gewässern wie z.B. im Mittelmeer ist ein Neopentylglykol- Isophthalsäuereharz erforderlich. Der beste Wert wird mit Vinylesterharzen erzielt. Das bedeutet, nicht jedes Boot ist z.B. für wärmere Gewässer geeignet.

Wie erkenne ich als Laie eine Osmose.
Ein Unterwasserschiff kann durch nicht kompatible Primer, Grundierungen, Antifoulings Blasen durch die Lösungsmitteleinschlüsse selbst produzieren. Bei den ersten optischen Anzeichen sind diese Blassen durch das anschleifen mit einen feinen Schmirgelpapier zu öffnen. Sind diese Blasen über der Feinschicht, dann ist es keine Osmose und somit kein Problem. Diese Arbeiten sollten sofort nach dem Aufslippen erfolgen, da diese nach den abtrocknen schwinden und meist nicht mehr sichtbar sind. Alle Osmoseblasen im Anfangsstadium werden nach den austrocknen wieder glatt, daher sollten sie sofort mit einen Farbstift markiert werden. Meistens treten die ersten Osmoseblasen im Bereich des Wasserpass auf. Werden die Lunker geöffnet, und es tritt eine bräunliche Flüssigkeit aus, dann ist es immer eine Osmose. Treten diese Blasen wie lange Perlenschnüre auf ca. 5 cm auf, dann sind die Mattenbinder bereits befallen. Sind die Blasen lokal begrenzt, so ist es ein örtlicher Fehler der leicht behoben werden kann. Wenn sich ein sauerer Geruch bemerkbar macht, dann ist das immer ein Hinweis auf Harzbestandteile die sich lösen, oder riecht es Mandelförmig, dann ist es eine von Peroxyid ausgelöste Osmoseblase. Zeigen sich gestrippte Bereiche (Abbild der Glasmatte in weiß), dann ist es eine Wasseraufnahme des Laminates und ein Vorstadium der Osmose. Sind die Flächen am Unterwasserschiff schon befallen, dabei die unteren Rumpfflächen noch unauffällig, dann Vorsicht. Dabei kann es sich um ein Laminat handeln das zum versagen neigt, da es im oberen Bereich (Warmwasserbereich) bereits eingetreten ist. Eine Ausbreitung ist somit zu erwarten. Sind nur einzelne Blasen im untersten Bereich und lokal begrenzt, dann ist es ein örtlicher Fehler der leicht zu beheben ist. Wenn zum Beispiel Aufwölbungen der Feinschicht entstehen, und nicht durch den Osmosischendruck verursacht wurden, sondern nur durch die Verdickung der darunter liegenden Glasmatte, dann nehmen diese Matten durch ihre Kapilarwirkung Feuchtigkeit auf und sind eine Scheinosmose und kann in laufe der Zeit zur Osmose werden.
 

Osmose

 

 Gelcoat ist ein Vinylestherharz, gehört zur Gruppe der Epoxyde und hat die Eigenschaft im Laufe der Jahre zu kreiden und verliert seine Elastizität von ca. 4,3-4,6% die erforderlich ist. Diese Eigenschaften treten in der Regel nach 15 - 20 Jahren auf und lassen sich auch mit den PU-Acryllacken leicht reparieren.

So wie das auf den Fotos aussieht, sind die Risse am Unterwasserschiff keine Altersrisse, sondern Spannungsrisse, die besonders bei Gleitern häuffig auftreten. Herstellerbedingt wären solche Risse, wenn der Gelcoat zu dick aufgetragen würde, was die Elastizität reduziert und er zu reissen beginnt. Auch gut gemeinte Osmose-Beschichtungen wie besonders das VCTar2 in hohen Schichtstärken reduzieren die Elastizität mit entsprechenden Folgen. Daher sollte z.B. eine VCTar2 oder Gelshieldbeschichtung lt. Hersteller auch nur bis zu 0,2 mm Schichtstärke (max. 2 dünne Lagen) aufgetragen werden. Bei höheren Schichtstärken muss daher immer getempert werden um die Spannungen abzubauen um ein Reissen zu vermeiden. Wie aber auf den Fotos zu sehen ist, wurde kein VCTar2 angewendet.

Eine weitere Ursache ist das trailern solcher Boote, wodurch die ständige Belastung auch Erschütterung bei Booten wo die Lastverteilung zum Trailer nicht optimal ist, das Laminat zu reissen beginnt. Da sich Laminatrisse ständig vergrößern, kommt es daher zu einer Rissbildung mit Rissen die oft bis zu mehreren Metern lang werden können.

Auch die Übermotorisierung solcher Gleiter und die Fahrweise wie diese oft durch die Wellen geprügelt werden zerstört auf Dauer jedes Laminat, da der Elastizitätbereich ständig bis an die Grenze belastet oder überschritten wird. Das ist auch häufig eine Erscheinung bei Regattabooten auch im Segel-Sortbootbereich wie bei den 470 - 505 oder den GFK-FD die nach 3-4 Jahren aufgrund des Laminatbruches weich werden und schnellstens verkauft werden. Natürlich lassen sich solche Boote noch jahrelang nutzen, nur für den hohen Belastungsbereich wie bei Regattabooten oder auch Gleitern sind solche Boote kaum noch geeignet. Damit das nicht zu sehen ist, bekommen dann die Boote einen Gelschield oder VCTar2 Anstrich und werden dann weiter verkauft, da die Rissbildung nicht mehr zu sehen ist. Da diese Boote in der Regel keine Dauerwasserliegplätze haben, ist das Risiko einer osmotischen Schädigung gering.

Damit lassen sich bereits die Grenzen einer Reparatur erkennen, da ein weiches Laminat nicht mehr repariert werden kann und nur noch das Harz die Festigkeit bildet. Auch eine elastische Beschichtung würde nur die Optik verändern, aber der Laminatbruch darunter geht bei entsprechenden Belastungen weiter. Damit bleibt nur noch die Möglichkeit, die Steifigkeit des Bootes zu erhöhen, die Belastungen beim trailern zu reduzieren und die Fahrweise den geschwächten Bootskörper anzupassen.

Da die Standartglaslaminate nicht die Festigkeit haben um die Steifigkeit zu erhöhen, bedarf es einer ca. 3 mm Epoxyd - Para - Aramidbeschichtung im Unterwasserbereich und die Anbringung von Versteifungen entsprechend im Innenbereich. Der Reparaturaufwand ist nicht leicht und sollte daher in einer Werft wie Wrede in Hamburg oder Rambeck in Starnberg ausgeführt werden. Die Kosten solcher Reparaturen überschreiten aber meist den Wert eines Bootes, so dass die kaum noch durchgeführt werden.

Am einfachsten ist natürlich den Gelcoat entsprechend runter zu schleifen, Grundieren und 5-6 Lagen PU-Lack aufzutragen, der eine größere Elastizität als der Gelcoat hat. Entsprechend sollte dann auch die Belastungen und die Fahrweise anpasst werden.

Das ist auch kein Versicherungsschaden sondern ein Verschleißschaden. Ich kenne auch keinen Kollegen der das als Versicherungsschaden beurteilen würde. Halbmondförmige Rissbildung im Gelcoat, der Gelcoat wird dabei auch hochgedrückt und reißt halbmondförmig ein. Darunter bildet sich ein Hohlraum mit mehreren Millimeter Größe, sogar auch bis zu 10 mm groß. Oft wird dann auf Fertigungsfehler hingewiesen, wie z.B. dass zu wenig Härter oder Binder verarbeitet wurde, oder unzureichender Mischung von 2 Komponenten, Lufteinschlüsse beim laminieren usw. Bei einer unzureichenden Mischung ist das Polymer instabiel, die Feuchtemoleküle verbinden sich mit den Aditiven mit der Folge es entsteht eine Flüssigkeit hoher Dichte.



Auch in diesen Fall handelt es sich um einen osmotischen Schaden. Mancher ist der Meinung, dass die Osmose nur eine Sache am Unterwasserschiff ist, was natürlich nicht zutrifft. Wie bereits beschrieben unter OSMOSE IMMER WIEDER und LANGZEITERFAHRUNG VON POLYMEREN reden wir über eine Diffusion von Feuchtemolekülen und einen osmotischen Prozess wo sich Flüssigkeiten hoher Dichte mit Flüssigkeiten niedriger Dichte ausgleichen.

Die Aggressivität von Wasser steigt mit der Temperatur und auch der Weichheit. Die Versuche von BASF und Bayer haben unter anderen gezeigt, dass bei einer Wassertemperatur von 60°C ein Isophthalharz nach 800 Stunden bereits vollständig versagt. Dieses Harz befindet sich unter dem Gelcoat der aus einem Vinylesterharz mit Neopentylglykol besteht. Obwohl die Feuchtedichte ca. 4 mal so hoch ist wie von Isophthalharz, durchwandern die Feuchtemoleküle den Esther. Diesen Esther werden Aplikatoren zusätzlich zugefügt um die UV-Resistenz zu erhöhen. Diese zusätzlichen Stabilisatoren werden aber durch die UV-Strahlung in laufe der Jahre immer mehr abgebaut. Damit beginnt die Ionisierung des Gelcoats, er beginnt zu kreiden. Zusätzlich erfolgt eine Erosion und Versprödung des Gelcoats.

Damit wird natürlich der Gelcoat im Laufe der Jahre geschwächt. Wer sich noch an seinen Chemieunterricht erinnern kann, weiß, daß besonders die Weichmacher und Enzymen in Reinigungsmittel Polymere Strukturen beschädigen. Die gewünschte Sauberkeit ist also im Grunde genommen schädlich. Auch das Paravin das noch den Gelcoat anhaftet, wird mit Reinigern ausgewaschen und dann wieder mit Polituren aufgetragen, wobei der Gelcoat der nur 0,3 -0,8 mm dick ist immer mehr geschwächt wird. Dazu das unvermeidbare ionisieren und die Erosion. Der Gelcoat verliert also seine Eigenschaften was besonders in den sonnigen Bereichen kaum vermeidbar ist.

Da auf Grund der veränderten Eigenschaften die Feuchtemoleküle problemlos den Gelcoat durchwandern, verbinden die sich mit den Polymerpoxyd mit dem die Laminatfasern beschichtet oder getränkt werden um eine Haftbarriere zum Isophthalharz zu bilden. Diese Polymerpoxyde sind sehr instabil und verbinden sich mit den eindringenden Feuchtemolekülen. Dabei wird ein Diol gebildet, eine Flüssigkeit mit hoher Dichte. Da Flüssigkeiten mit hoher Dichte sich mit Flüssigkeiten niedriger Dichte ausgleichen, erfolgt also ein osmotischer Prozess. Es wird als immer mehr Feuchte angereichert, somit auch immer mehr Diol gebildet, dabei entsteht ein Überdruck von mehr als 6 Bar, der darüberliegende Gelcoat reißt halbmondförmig ein, die enthaltene Flüssigkeit tritt aus und der darunter liegende Hohlraum trocknet aus. Damit ist dieser osmotische Diffusionsprozess beendet.

Für die Reparatur bleibt also nur das fortlaufende Zuspachteln. Für eine dauerhafte Reparatur muss entweder der Gelcoat erneuert werden, oder aber er wird mit einem 2 Komp. seewasserfesten PU-Acryl lackiert. Diese Gloss - PU `s haben eine sehr hohe Feuchtedichte und sind auch erheblich resitenter gegen die UV-Strahlung als der Gelcoat. Daher wird bei hochwertigen Yachten der Gelcoat nicht pigmentiert, er bleibt transparent und wird dann mehrmals mit einen PU-Acryl überschichtet.

 

Die größte Sicherheit bietet z.Zt. ein Laminat mit NPG-ISO- oder EP-Harz mit Glaslagen aus Geweben und/oder Strängen, hergestellt im Vakuum-Verfahren ohne Sandwichkerne.
Osmose kommt immer wieder!

Eine Garantie-Erklärung "Frei von Osmose" kann streng genommen nicht abgegeben werden, denn wenn auch die Schädigung erst nach vielen, vielen Jahren einsetzt, so ist sie doch immer latent vorhanden.

 

 

Hartz/Plaschke: " Osmose bei GFK-Booten", Broschüre des Boots- und Schiffbauer Verbandes, Hamburg 2003.
Lüttmann: " Ursache und Vermeidung von Blasenbildung zwischen Feinschicht und Laminat" Kunststoffe im Bootsbau, Verein Deutscher Ingenieure, Düsseldorf 1975
Staton-Bevan: Osmose-Behandlung und Reparaturen an GFK-Yachten, (übersetzt von P.Plaschke), Verlag Delius Klasing Bielefeld 1992
Plaschke: "Kranker Kunststoff" Yacht 4/2004, Verlag Delius Klasing Bielefeld
Lieferant: M.u.H. von der Linden, Werftstr.12-14, 46483 Wesel
Scharping: "Konstruktion und Bau von Yachten", 3. Auflage 2007, Verlag Delius Klasing, Bielefeld

 

 

by Dirk Hansen

www.hansenkg.de