ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИЦИЙ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ЛОПАСТЕЙ ВЕТРЯНЫХ ТУРБИН Российский патент 2024 года по МПК C09D175/12 C09D5/00 C08G18/48 C08G18/72 

Область техники

Настоящее изобретение относится к композициям покрытия для лопастей ветряных турбин. Композиции особенно пригодны или в качестве композиций верхнего покрытия, или в качестве композиций для защиты ведущей кромки (LEP). Настоящее изобретение также относится к ветряной лопасти, например, ведущей кромке ветряной лопасти, покрытой композициями покрытия настоящего изобретения, и к способу нанесения композиции покрытия, и к способу восстановления и/или замены существующего слоя покрытия на ветряной лопасти путем нанесения композиции покрытия настоящего изобретения. Настоящее изобретение также относится к набору из компонентов, содержащему базовую композицию и отверждающее средство, используемое в композициях покрытий.

Уровень техники

В последние годы ветровая энергия стала важным источником производства электроэнергии и вносит значительный вклад в снижение выбросов CO₂. Энергия ветра представляет использование потока воздуха через ветряные турбины для обеспечения механической силы для поворота электрогенераторов.

Ветряные турбины обычно имеют ротор с наветренной стороны с тремя лопастями, прикрепленными к обтекателю наверху высокой трубчатой опоры. Лопасти ветряных турбин или «ветряные лопасти» обычно разрабатываются так, чтобы выдерживать работу в течение приблизительно 20-25 лет. Лопасти постоянно подвергаются атмосферным условиям и в идеале разрабатываются так, чтобы выдерживать экстремальные значения температуры, сдвиги ветра, осадки и/или другие вредные воздействия окружающей среды с минимальными неисправностями. Нарушение покрытия из-за эрозии часто наблюдается на ведущей кромке лопасти. Дождь, град, лед, УФ-излучение, поглощение воды и другие погодные условия эродируют ведущую кромку лопасти. Это влияет на аэродинамику лопасти и может вызывать серьезные повреждения.

Общие концепции для защиты ведущей кромки лопастей ветряных турбин представляют, например, нанесение антиэрозионной ленты или нанесение подходящей композиции покрытия (см., например, Herring, 25 Dyer, Martin and Ward. Renewable and Sustainable Energy reviews 115 (2019) 109382). Для обеих концепций первостепенное значение имеют хорошая адгезия к лопасти и хорошие эластичные свойства. Для композиций покрытия свойства материала также играют значительную роль для получения правильного баланса между, например, надежностью, твердостью и эластичностью покрытия. Кроме того, желательно, чтобы композиции покрытия можно было легко наносить на ветряную лопасть.

Различные типы композиций покрытия используются в защитных покрытиях ветряных лопастей для минимизации эрозии, включая композиции, образованные из алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты и отверждающих средств на основе изоцианата. Например, в документе WO 2015/136018 предлагается использование алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты в составах для покрытия ветряной лопасти, а в документе WO 2015/049260 раскрыты композиции покрытия, содержащие алифатический сложный эфир полиаспарагиновой кислоты и отверждающее средство на основе полиизоцианата и дополнительно содержащие твердые частицы полимера на основе аминосмолы. В документе WO 2015/120941 раскрыты композиции покрытий, содержащие алифатические сложные эфиры полиаспарагиновой кислоты и по меньшей мере один поликарбонатный диол в связующем для красок.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение обеспечивает новые композиции покрытия для лопастей ветряных турбин. В объеме настоящего изобретения представлены композиции покрытия, которые пригодны для защиты ведущей кромки (LEP), и композиции, которые пригодны в качестве композиций верхнего покрытия для лопастей ветряных турбин.

Следовательно, в одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к применению композиции покрытия, содержащей

a) базовую композицию, содержащую полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу (I) ниже

,

где каждый R представляет линейный или разветвленный C₁-C₁₀алкильный остаток, такой как линейный или разветвленный C₁-C₆алкильный остаток, такой как, например, метиловый, этиловый, пропиловый или бутиловый остаток; и

где X представляет собой полиэфир;

и

b) отверждающее средство;

для нанесения покрытия на лопасть ветряной турбины.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к лопасти ветряной турбины, имеющей, по меньшей мере, на части ее наружной поверхности покрытие, полученное из композиции покрытия, как описано выше.

Определения

В контексте настоящего изобретения «ведущая кромка» ветряной лопасти указывает на часть лопасти, которая первой входит в ветер. Противоположная кромка может обозначаться как «задняя кромка».

Термин «защита ведущей кромки» обычно сокращается как «LEP». В данном контексте термины «защитное покрытие (композиция) ведущей кромки» или «композиция LEP» используются взаимозаменяемо и указывают на композицию покрытия, нанесенную, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти, включая, по меньшей мере, на ведущую кромку или, по меньшей мере, на часть ведущей кромки ветряной лопасти, для обеспечения защиты от эрозии, вызванной, например, дождем, градом, льдом, УФ-излучением, поглощением воды и другими погодными условиями. Одним путем для достижения эффективности защитного покрытия ведущей кромки является тест на дождевую эрозию (RET), описанный в экспериментальной секции данного документа. Предпочтительно указанная LEP наносится сверху верхнего покрытия, но может также наноситься под верхнее покрытие, тогда предпочтительно сверху слоя грунтовки.

В данном контексте термин «верхнее покрытие» относится к слою покрытия, нанесенному, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти, предпочтительно на всю ветряную лопасть. Предпочтительно указанная композиция покрытия верхнего покрытия (или «композиция верхнего покрытия») наносится на слой грунтовки. В данной области известны различные композиции грунтовок для ветряных лопастей.

В данном контексте термин «наиболее удаленный от центра слой» относится к финальной покровной системе, нанесенной на лопасть ветряной турбины, т.е. наиболее удаленному от центра слою, когда лопасть ветряной турбины работает. «Наиболее удаленный от центра слой» ведущей кромки обычно представляет собой покрытие, полученное из композиции покрытия LEP, тогда как наиболее удаленный от центра слой других частей ветряной лопасти обычно относится к покрытию, полученному из композиции верхнего покрытия.

Что касается всей композиции покрытия, она обычно состоит из «базовой композиции» (в которую включен базовый компонент) и «отверждающего средства» (в которое включен компонент отверждающего средства). Обычно композиция покрытия также содержит ряд других составляющих, например, наполнители и пигменты, добавки и растворители. Следует понимать, что когда сделана ссылка на «композицию покрытия», это смешанная композиция, содержащая как базовую композицию, так и отверждающее средство, готовая к нанесению на ветряную лопасть.

В данном контексте «смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты» или «смесь из полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты» указывает на смесь по меньшей мере двух разных полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты.

В данном контексте «набор из компонентов» относится к набору из компонентов, содержащему два или более контейнеров, причем один контейнер содержит базовую композицию, а другой контейнер содержит отверждающее средство. Другие составляющие, которые могут присутствовать в композиции покрытия настоящего изобретения, как определено в настоящем документе, например, наполнители, пигменты, растворители и добавки, могут содержаться в любом из двух контейнеров набора из компонентов, обычно в контейнере, содержащем указанную базовую композицию. Альтернативно, указанные другие составляющие могут содержаться в одном или более дополнительных контейнерах.

Термин «полиэфир» указывает на полимер, полученный соединением вместе или полимеризацией множества молекул более простых соединений (мономеров) путем установления эфирных связей между ними. В контексте настоящего изобретения термин «полиэфир» предпочтительно указывает на полимер, в котором повторяющееся звено содержит алкильный остаток из одного или более атомов углерода, соединенных атомом кислорода, такой как алкильный остаток между двумя-шестью атомами углерода, соединенными атомом кислорода, такой как алкильный остаток из двух атомов углерода, соединенных атомом кислорода. Один или более из указанных атомов углерода могут быть замещены небольшим алкилом, таким как, например, метил, этил или пропил; предпочтительно метил.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к новым композициям покрытий для лопастей ветряных турбин, в которых базовая композиция содержит полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу (I) ниже

,

где каждый R представляет линейный или разветвленный C₁-C₁₀алкильный остаток, такой как линейный или разветвленный C₁-C₆алкильный остаток, такой как, например, метиловый, этиловый, пропиловый или бутиловый остаток; и где X представляет собой полиэфир. Композиция покрытия также содержит отверждающее средство.

Полиэфирсодержащие сложные эфиры аспарагиновой кислоты отличаются от более обычных алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты тем, что X в алифатическом сложном эфире полиаспарагиновой кислоты обычно представляет собой алифатический прямоцепочечный или разветвленный алкильный и/или циклоалкильный остаток, а не полиэфир.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к композициям покрытия, содержащим смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, где X представляет собой полиэфир с повторяющимся звеном структуры:

,

где m находится в диапазоне 2-35.

Смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты может содержать по меньшей мере два различных полиэфирсодержащих сложных эфира аспарагиновой кислоты, которые имеют различное число повторяющихся звеньев в X. В одном варианте осуществления смесь является такой, что среднее значение m находится в диапазоне 2-10, например, 2-6, например, 2-4, например, 2,5-3.

Полиэфирсодержащие сложные эфиры аспарагиновой кислоты могут быть получены путем реакции одного или более полиэфирных полиаминов с диалкилмалеатом, таким как, например, линейный или разветвленный C₁-C₁₀диалкилмалеат, такой как линейный или разветвленный C₁-C₆диалкилмалеат, такой как, например, диэтилмалеат. Указанные полиэфирсодержащие сложные эфиры аспарагиновой кислоты можно получать, например, путем использования реагентов в таких количествах, что есть по меньшей мере один эквивалент, а в некоторых вариантах осуществления приблизительно один эквивалент, олефиновых двойных связей для каждого эквивалента первичных аминогрупп. Примеры способов получения полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты можно найти в документе WO 2014/151307 и в Chen et al., RSC Advances (2018), 8: 13474-13481.

Подходящие полиэфирные полиамины, которые могут реагировать с диалкилмалеатами в реакциях добавления Майкла с получением полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты для композиций покрытия настоящего изобретения, включают полиэфирамины JEFFAMINE, коммерчески доступные от Huntsman Corporation, Зе-Вудлендс, Техас; например, полиэфирамины из серии Jeffamine D, такие как, например, Jeffamine D-230. В одном варианте осуществления смесь полиэфирных полиаминов включает смесь полиэфирных полиаминов согласно формуле (II) ниже, где p представляет число со средним значением по меньшей мере 2, такое как 2-35, или 2-8, или 2,5-6,1,

(II)

причем смесь содержит: (1) приблизительно 50-99 масс. %, например, 50-90 масс. % или в некоторых случаях 80-90 масс. %, полиэфирных полиаминов согласно формуле, где p имеет среднее значение 2,5; и (2) приблизительно 1-50 масс. %, например, 10-50 масс. % или в некоторых случаях 10-20 масс. %, полиэфирных полиаминов согласно формуле, где p имеет среднее значение 6,1.

Пример смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, которая пригодна для использования в настоящем изобретении, представляет Desmophen NH 2850 XP от Covestro Deutschland AG, Леверкузен, Германия, которая имеет эквивалентную массу приблизительно 295, вязкость при 25°C приблизительно 170-210 мПа∙с и аминовое число 170-210 мг KOH/г.

Применение полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты в композициях покрытия известно из документа WO 2014/151307, в котором раскрыта композиция покрытия со смолой, содержащей полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты в комбинации с алифатическим сложным эфиром полиаспарагиновой кислоты, изготовленной с помощью Jeffamines. В частности, документ WO 2014/151307 раскрывает полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, полученный с помощью алифатического трехфункционального полиэфирного полиамина. В документе WO 2014/151307 не раскрыто или не предлагается применение полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты в композициях покрытия для ветряных лопастей, также в документе WO 2014/151307 не предлагается применение двухфункционального полиэфирсодержащего сложного эфира аспарагиновой кислоты.

Смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты были, кроме того, предложены для применения в композициях уплотнительных материалов в документе WO 2016/049104, где смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты используют в комбинации с алифатическим сложным эфиром полиаспарагиновой кислоты и/или полиэфирным диолом. Указанные композиции уплотнительных материалов предназначены для нанесения, например, на компенсационные соединения, деформационные швы и швы по периметру субстратов, таких как бетонные субстраты.

Смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты были, кроме того, предложены, например, для применения в снимаемых автомобильных покрытиях (EP3495403) и для применения в напольных покрытиях и покрытиях кухонных столов в комбинации с содержащим акрилат соединением (US 2018/0362801).

В одном аспекте композиция покрытия настоящего изобретения, содержащая один или более полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, представляет собой композицию покрытия LEP для ветряных лопастей. Указанное покрытие LEP обеспечивает хорошую защиту от эрозии, что было показано тестом на дождевую эрозию. Композиция LEP способна обеспечивать защиту в особенно жестких условиях дождевой эрозии, которым подвергаются лопасти ветряных турбин.

В другом аспекте композиция покрытия настоящего изобретение предназначена для композиции верхнего покрытия для лопастей ветряных турбин. Как композиция верхнего покрытия, так и композиция LEP имеет хорошие механические и физические свойства, включая высокую степень эластичности, что может, например, определяться анализами с коническим стрежнем или на растягивающее напряжение. Кроме того, как верхнее покрытие, так и покрытие LEP обеспечивает защиту от дождевой эрозии.

Композиции настоящего изобретения можно наносить с помощью стандартных техник, например, кисточкой и валиком, и могут даже наноситься распылением, например, обычным нанесением распылением воздухом (композиция верхнего покрытия) или безвоздушным нанесением распылением (как композиции верхнего покрытия, так и LEP). Пригодность для нанесения распылением является преимуществом как в отношении исходного покрытия ветряной лопасти, так и в отношении восстановления и/или замены или частичной замены существующего слоя покрытия на ветряной лопасти.

Композиции покрытия настоящего изобретения могут также содержать некоторые количества одного или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты, которые являются необязательным ингредиентом, когда композиция предназначена для использования в качестве композиции покрытия LEP. Алифатические сложные эфиры полиаспарагиновой кислоты хорошо известны в данной области. Для типичного алифатического сложного эфира полиаспарагиновой кислоты X, как показано в формуле (I), представляет прямоцепочечный или разветвленный алкильный и/или циклоалкильный остаток. Типичные примеры алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты включают вещества, продаваемые под торговыми названиями Desmophen NH 1220, Desmophen NH 1420, Desmophen NH 1423, Desmophen 1520 и Desmophen NH 1521, коммерчески доступные от Covestro Deutschland AG, Леверкузен, Германия.

Если композиция покрытия предназначена для использования в качестве верхнего покрытия, композиция содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты, помимо смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты. Отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты обычно находится в диапазоне от 40:60 до 60:40, например, в диапазоне от 45:55 до 55:45, например, приблизительно 50:50.

Предпочтительно, если композиция покрытия предназначена для использования в защите ведущей кромки и содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты, отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты находится в диапазоне от 70:30 до 99:1, например, в диапазоне от 80:20 до 99:1, например, в диапазоне от 85:15 до 99:1, наиболее предпочтительно в диапазоне от 90:10 до 99:1, например, от 95:5 до 99:1. В предпочтительном варианте осуществления базовая композиция содержит менее чем 20%, например, менее чем 15%, например, менее чем 10%, например, менее чем 5 %, например, менее чем 1% любых алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты по массе указанной базовой композиции. В одном варианте осуществления указанная композиция LEP по существу не содержит никаких алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты.

Отверждающее средство

Композиция покрытия настоящего изобретения также содержит отверждающее средство. В предпочтительном варианте осуществления указанное отверждающее средство содержит один или более полиизоцианатов. В данном контексте «полиизоцианат» относится к любому органическому соединению, которое имеет две или более реакционных изоцианатных (-NCO) группы в одной молекуле, например, диизоцианаты, триизоцианаты, тетраизоцианаты и пр., и их смесям. Циклические и/или линейные молекулы полиизоцианатов можно эффективно использовать. Число изоцианатных групп на молекулу легко определяется посредством содержания изоцианата и среднечисленной молекулярной массы соответствующего полиизоцианата. Содержание изоцианата можно определять, например, согласно DIN EN ISO 11909 путем реакции соответствующего образца с избытком дибутиламина и обратного титрования избытка соляной кислотой относительно бромфенолового синего.

Примеры полиизоцианатов согласно настоящему изобретению представляют соединения, которые известны сами по себе, предпочтительно алифатические полиизоцианаты с конкретным упоминанием диизоцианатов и их димеров и тримеров, таких как уретдионы и изоцианураты. Примеры включают производные гексаметилен-1,6-диизоцианата (также обозначаемого как гексаметилендиизоцианат или HDI), октаметилендиизоцианата, декаметилендиизоцианата, додекаметилендиизоцианата, тетрадекаметилендиизоцианата, триметилгександиизоцианата, мемтраметилгександиизоцианата, изофорондиизоцианата (IPDI), 2-изоцианатопропилциклогексилизоцианата, дициклогексилметан-2,4'-диизоцианата, дициклогексилметан-4,4'-диизоцианата, 1,4- или 1,3-бис(изоцианатометил)циклогексана, 1,4-, или 1,3-, или 1,2-диизоцианатоциклогексана и 2,4- или 2,6-диизоцианато-1-метилциклогексана, и их смеси. Наиболее предпочтительным является гексаметилендиизоцианат (HDI).

Также можно использовать продукты реакции или преполимеры алифатических полиизоцианатов. Конкретно можно упомянуть биуреты, аллофоханаты, уретдионы и изоцианураты указанных полиизоцианатов. Здесь предпочтение отдают использованию димеров и/или тримеров указанных полиизоцианатов, предпочтительно гексаметилендиизоцианату. В частности, уретдионы и изоцианураты вышеуказанных полиизоцианатов, которые известны сами по себе и также доступны на рынке.

Изоцианураты можно получать из любого из очень широкого разнообразия изоциануратов, в присутствии конкретных катализаторов, причем примерами являются формиат натрия, ацетат калия, третичные амины или трифенилфосфины. Изоциануратная кольцевая система составляет тример, состоящий из трех изоцианатных групп в каждом случае, является очень стабильной, сохраняет свою целостность даже при высоких температурах более чем 100°C, например. Каждая из этих трех изоцианатных групп получается из трех разных молекул соответствующих используемых изоцианатов; другими словами, образуются тримерные структуры. Если используются полиизоцианаты, причем примерами являются диизоцианаты, такие как HDI, возможно возникновение промежуточного сшивания, и, таким образом, множество изоциануратных колец могут стать соединенными друг с другом. Также известно, что возможно добавление фракций сшивающих диолов, как, например, гександиола, при получении изоциануратов, для модификации их реакционной способности, например, и, таким образом, множество изоциануратных кольцевых систем могут стать соединенными друг с другом. Аналогично уретдионы, состоящие из двух изоцианатных групп, можно получать путем аналогичной каталитической реакции.

В одном варианте осуществления указанное отверждающее средство содержит преполимер на основе алифатического полиизоцианата, предпочтительно гексаметилендиизоцианата. «Преполимеры» в контексте настоящего изобретения представляют продукты реакции с NCO-функциональными группами изоцианатов и полиолов, такие как полиэфиры или сложные полиэфиры.

Типичный преполимер представляет полиизоцианат, содержащий алифатические сложнополиэфирные группы, которые содержат повторяющиеся структурные звенья —R—C(=O)—O—C—, где R представляет собой двухвалентный алифатический радикал. Предпочтительные алифатические сложнополиэфирные группы представляют полилактоновые группы, более конкретно поликапролактоновые группы. Например, известны поликапролактоны и их получение реакцией одноатомного спирта с эпсилон-капролактоном. Их можно вводить, например, известными способами посредством реакции изоцианатной группы по меньшей мере с одной из гидроксильных групп, которые они содержат. Из-за присутствующих сложнополиэфирных групп и промежуточного сшивания, где оно есть, полиизоцианаты, такие как, например, гексаметилендиизоцианатные (HDI) изоцианураты, содержащие алифатические сложнополиэфирные группы, имеют более низкое содержание изоцианатов, чем чистый тример HDI. Хотя последний имеет содержание изоцианатов приблизительно 25% (молекулярная масса 3×NCO = 126 г/моль; молекулярная масса чистого тримерного изоцианурата HDI = 504,6 г/моль), полиизоцианат, содержащий алифатические сложноэфирные группы, обычно имеет содержание изоцианатов 5-20%, например, 5-15%, предпочтительно 6-14%, например, 6-11% или 8-14% или 10-12%, такое как приблизительно 11%. Коммерчески доступный полиизоцианатный преполимер, содержащий алифатические сложнополиэфирные группы, представляет собой Desmodur E 2863. Другой типичный преполимер на основе HDI представляет собой XP 2599, содержащий эфирные группы. Оба преполимера, упомянутые выше, доступны от Covestro Deutschland AG, Леверкузен, Германия.

Предпочтительные полиизоцианаты не содержат растворитель и по существу не содержат изоцианатный мономер, т.е. содержат менее чем 0,5% и более предпочтительно менее чем 0,3% изоцианатного мономера, что измерено согласно DIN EN ISO 10 283.

Когда полиизоцианаты используют в качестве отверждающих средств, функциональность определяют как число изоцианатных групп, присутствующих в молекуле. Для практических целей число изоцианатных групп обеспечивается как среднее из-за присутствия различных родственных типов полиизоцианатных молекул в коммерческом продукте. Выражение «средняя функциональность» относится к функциональности комбинации двух или более полиизоцианатов. «Средняя функциональность» рассчитывается как общее количество реакционных (изоцианатных групп), поделенная на общее количество полиизоцианатных молекул. Обычно более низкая функциональность дает меньшее сшивание, что приводит к более гибким, более мягким продуктам, а более высокая функциональность дает большее сшивание и приводит к более жестким, более твердым продуктам. В предпочтительном варианте осуществления средняя функциональность полиизоцианатов, используемых в композиции настоящего изобретения, находится в диапазоне 2-4, например, в диапазоне 3-4 или 2-3, например, в диапазоне 2-2,5.

Примеры коммерчески доступных полиизоцианатов, которые пригодны в настоящем изобретении, включают Desmodur N 3900, Desmodur E 2863 XP, Desmodur N 3800, Desmodur XP 2860 и Desmodur XP 2599; все доступны от Covestro Deutschland AG, Леверкузен, Германия. В одном варианте осуществления отверждающее средство согласно настоящему изобретению содержит один или более полиизоцианатов, выбранных из группы, состоящей из Desmodur N 3900, Desmodur E 2863 XP, Desmodur N 3800, Desmodur XP 2860 и Desmodur XP 2599.

Выбор одного или более полиизоцианатов, которые должны содержаться в отверждающем средстве, может основываться на желаемых свойствах композиции покрытия, например, предпочтительной степени вязкости композиции покрытия и гибкости слоя покрытия. Термин «один или более полиизоцианатов» указывает на то, что можно использовать смесь полиизоцианатов.

Как для композиции верхнего покрытия, так и LEP настоящего изобретения общее количество изоцианатных групп в компоненте отверждающего средства к числу аминогрупп в базовом компоненте будет обычно находиться в диапазоне 80:100 до 160:100, например, 90:100 до 125:100, например, 95:100 до 120:100, предпочтительно в диапазоне 100:100 до 120:100, например, 100:100 до 110:100 или от 105:100 до 110:100. Предпочтительно количество изоцианатных групп находится в избытке относительно количества аминогрупп, предпочтительно только в незначительном избытке, для облегчения полной реакции аминогрупп.

Получение композиций покрытия настоящего изобретения

Композицию покрытия можно получать из коммерчески доступных компонентов. Базовая композиция (включая один или более полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты и потенциально один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты) и отверждающее средство (включая один или более полиизоцианатов) обычно может содержать одно или более других составляющих, например, наполнители и пигменты, растворители и добавки (например, загустители, смачивающие средства, диспергирующие средства, препятствующие образованию потеков средства, противоосаждающие вещества, противовспениватели и стабилизаторы).

Примеры наполнителей и пигментов представляют собой карбонат кальция, доломит, тальк, слюду, сульфат бария, каолин, диоксид кремния, диоксид титана, красный оксид железа, желтый оксид железа, черный оксид железа, сажу, фталоцианиновый синий и фталоцианиновый зеленый. В композиции покрытия LEP общее количество наполнителя(ей) и пигмента(ов) предпочтительно составляет 5-30 масс. %, например, 10-25 масс. % композиции покрытия, тогда как композиция верхнего покрытия предпочтительно содержит приблизительно 20-40 масс. %, например приблизительно 25-30 масс. % наполнителя(ей) и пигмента(ов) композиции покрытия.

Примеры добавок представляют разбавители, смачивающие средства, сглаживающие средства и диспергирующие средства; противовспенивающие средства, такие как силиконовые масла; стабилизаторы, такие как светостабилизаторы и термостабилизаторы, например, светостабилизаторы на основе затрудненных аминов (HALS); стабилизаторы от действия влаги (поглотители воды), такие как замещенные изоцианаты, замещенные силаны, триалкиловые сложные эфиры ортомуравьиной кислоты и синтетические цеолиты; стабилизаторы от окисления, такие как бутилированный гидроксианизол и бутилированный гидрокситолуол; загустители и противоосаждающие вещества, такие как органомодифицированные глины (Bentone), полиамидные воски и полиэтиленовые воски.

Кроме того, база и/или отверждающее средство могут быть дополнены одним или более растворителями. Предпочтительные примеры подходящих растворителей предоставляют собой органические растворители, такие как растворитель на основе толуола, ксилола и нафты; кетоны, такие как метилэтилкетон, метилизобутилкетон, диацетоновый спирт и циклогексанон; сложные эфиры, такие как метоксипропилацетат, н-бутилацетат и 2-этоксиэтилацетат; и их смеси. Однако касательно заявленной композиции покрытия, когда она используется в LEP, растворитель может не быть обязательным из-за низкой вязкости остальных составляющих композиции покрытия вследствие объединенных свойств полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты и полиизоцианатного отверждающего средства. Например, композиция покрытия LEP настоящего изобретения может быть получена в форме без растворителя и, таким образом, обеспечивает хорошие экологические свойства. Таким образом, в композиции покрытия LEP предпочтительно один или более растворителей включены (или не включены) в количестве менее чем 25 масс. %, например, менее чем 15 масс. %, например, менее чем 10 масс. %, предпочтительно менее чем 5 масс. %, например, менее чем 2,5 масс. % композиции покрытия. Наиболее предпочтительно, когда используется в качестве композиции покрытия LEP, композиция по существу не содержит никаких растворителей, что означает, что один или более органических растворителей не были явно добавлены, например, для регулирования вязкости композиции, «по существу не содержит никаких растворителей» означает, что, если это происходит, только небольшие количества одного или более органических растворителей присутствует в композиции покрытия в результате использования, например, обычных добавок в покрытия, которые можно необязательно получить коммерчески в растворе органических растворителей.

Когда заявленная композиция покрытия предназначена для использования в качестве верхнего покрытия, указанная композиция предпочтительно содержит один или более добавленных растворителей помимо растворителей, которые могут содержаться в композиции покрытия в результате использования, например, добавок для покрытия, которые могут необязательно быть получены коммерчески в растворе органических растворителей. Предпочтительно добавленный растворитель присутствует в количестве в диапазоне 10-30 масс. % композиции покрытия, например, в диапазоне 15-25%, например, приблизительно 20% указанной композиции покрытия.

Композиция покрытия может быть получена подходящими техниками, которые обычно используются в области получения покрытий. Композиция покрытия может быть получена смешиванием двух или более компонентов, например, двух предварительных смесей, одна из которых содержит базовую композицию, а другая содержит отверждающее средство. Перед смешиванием одна или обе предварительные смеси могут быть предварительно обработаны для соответствия конкретным температурным требованиям. Следует понимать, что когда ссылка сделана на композицию покрытия, это смешанная композиция покрытия.

Смешивание базовой композиции (содержащей один или более полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты) и отверждающего средства (содержащего один или более полиизоцианатов) обеспечивает химическую реакцию между аминогруппами полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, и возможно алифатическими сложными эфирами полиаспарагиновой кислоты, когда они есть, и изоцианатными группами полиизоцианатов. Отношение смешивания между двумя компонентами должно, таким образом, точно контролироваться для получения композиции покрытия с правильными физическими свойствами. Отношение смешивания определяется как объемное или массовое отношение между базовой композицией и отверждающим средством. В контексте настоящего изобретения объемное отношение смешивания между базовой композицией и отверждающим средством обычно составляет от 1:5 до 5:1, например, от 1:4 до 4:1, например, от 1:3 до 3:1, предпочтительно от 1:2 до 2:1, например, от 1:1,5 до 1.5:1, например, приблизительно 1:1.

Нанесение композиций покрытия настоящего изобретения

Нанесение композиций покрытия можно проводить стандартными способами нанесения, такими как кисточкой или валиком. Кроме того, заявленная композиция покрытия может быть нанесена на ветряную лопасть путем нанесения распылением, такого как, например, обычное распыление воздухом (верхнее покрытие) или безвоздушное нанесение распылением (как верхнее покрытие, так и LEP). В практических вариантах осуществления базовая композиция и отверждающее средство смешиваются или в одной партии для нормального нанесения распылением, или как непрерывный процесс, когда используют оборудование для многокомпонентного распыления.

С целью обеспечения простоты нанесения композиции покрытия (например, техники нанесения распылением, кисточкой или валиком) композиция LEP обычно имеет вязкость в диапазоне 150-5000 мПа⋅с, например, 250-3000 мПа⋅с, предпочтительно в диапазоне 500-2500 мПа⋅с, например, 500-2000 мПа⋅с; тогда как композиция верхнего покрытия обычно имеет вязкость в диапазоне 50-500 мПа⋅с, например, приблизительно 50-300 мПа⋅с, например, приблизительно 50-200 мПа⋅с. Обычно композиция LEP имеет большую вязкость, чем композиция верхнего покрытия.

Предпочтительно композиция покрытия наносится в один или более слоев, и общая толщина сухой пленки композиции покрытия составляет от 50 до 1000 мкм.

Также предпочтительно часть наружной поверхности лопасти ветряной турбины, покрытой композицией покрытия, содержит, по меньшей мере, преобладающую часть ведущей кромки лопасти, но общая поверхность лопасти ветряной турбины может быть покрыта композицией покрытия.

В контексте настоящего изобретения ветряная лопасть, на которую нанесена композиция верхнего покрытия, обычно предварительно покрыта одним или более слоями покрытия, содержащего грунтовку, на которую наносится композиция верхнего покрытия. Предпочтительно ветряная лопасть, на которую наносится композиция верхнего покрытия, предварительно покрыта по меньшей мере одним или более слоями грунтовки.

В контексте настоящего изобретения ветряная лопасть, на которую наносится композиция покрытия LEP, может быть предварительно покрыта одним или более слоями покрытия, содержащими грунтовку и/или верхнее покрытие, на которые наносится композиция покрытия. Предпочтительно ветряная лопасть, на которую наносится композиция покрытия LEP, предварительно покрыта по меньшей мере одним или более слоями грунтовки и/или верхнего покрытия.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к ветряной лопасти с нанесенным, по меньшей мере, на часть ее наружной поверхности одним или более слоями покрытия, полученными из композиции верхнего покрытия настоящего изобретения, и на них одним или более слоями покрытия LEP, полученными из композиции покрытия LEP настоящего изобретения, причем указанная композиция покрытия LEP наносится, по меньшей мере, на часть ведущей кромки ветряной лопасти. Необязательно ветряная лопасть была предварительно покрыта одним или более слоями покрытия, содержащими грунтовку.

Таким образом, настоящее изобретение также обеспечивает способ нанесения покрытия на ветряную лопасть, причем указанный способ предусматривает нанесение композиции покрытия, как определено в настоящем документе, по меньшей мере, на часть поверхности указанной ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции покрытия.

Поскольку применение композиций покрытия согласно настоящему изобретению включает как применение для верхних покрытий, так и применение в защите ведущей кромки, дополнительный вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает способ нанесения покрытия на ветряную лопасть, предусматривающий стадии i) нанесения композиции покрытия согласно настоящему изобретению для применения в качестве верхнего покрытия, по меньшей мере, на часть лопасти ветряной турбины и обеспечения отверждения композиции с последующим ii) нанесением композиции покрытия согласно настоящему изобретению для применения в защите ведущей кромки, по меньшей мере, на ведущую кромку ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает способ нанесения покрытия на ветряную лопасть, предусматривающий стадии i) нанесения композиции покрытия согласно настоящему изобретению для применения в защите ведущей кромки, по меньшей мере, на ведущую кромку ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции с последующим ii) нанесением композиции покрытия согласно настоящему изобретению для применения в качестве верхнего покрытия, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции.

Указанная ветряная лопасть может быть предварительно покрыта грунтовкой перед нанесением верхнего покрытия и/или композиции покрытия LEP.

После нанесения композиции покрытия на ветряную лопасть обеспечивают отверждение композиции покрытия при контролируемой температуре окружающей среды и влажности. Композиция покрытия предпочтительно отверждается при температуре, не превышающей 70°C, в частности при температуре в диапазоне 0-45°C, например, температуре в диапазоне 15-35°C. Фактическая температура, при которой композиция покрытия может отверждаться, обычно устанавливается на нижнем пределе температурой, при которой композиция покрытия практически является отверждаемой, и на верхнем пределе температурой, при которой целостность ветряной лопасти и любых лежащих в основе покрытий будет ухудшаться.

Композиции покрытия настоящего изобретения также можно использовать в способе восстановления ветряной лопасти. Способ восстановления ветряной лопасти будет предусматривать стадию нанесения композиции покрытия настоящей заявки, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти. Покрытие можно наносить по существу на всю ветряную лопасть или только на часть ветряной лопасти, например, ведущую кромку ветряной лопасти. В некоторых вариантах осуществления один или более слоев покрытия можно наносить, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти. Лопасть ветряной турбины, отремонтированная таким образом, может иметь уже существующее покрытие или слои покрытия, некоторые или все из которых можно удалять перед нанесением заявленной композиции покрытия. Альтернативно, заявленная композиция покрытия может быть нанесена на существующий слой(и) покрытия. Таким образом, настоящее изобретение также относится к способу восстановления и/или замены или частичной замены существующего слоя покрытия на ветряной лопасти. В одном варианте осуществления, если композиция покрытия нанесена на существующий слой(и) покрытия, промотор адгезии может быть нанесен на существующий слой покрытия перед нанесением композиции покрытия настоящего изобретения для улучшения прилипания композиции покрытия. В другом варианте осуществления не наносят промотор адгезии. Промоторы адгезии и их применение известно в данной области.

Предпочтительные признаки заявленных композиций покрытия (как композиции верхнего покрытия, так и композиции LEP) представляют - помимо высокой степени гибкости - когезию пленки (как результат плотности сшивания), стойкость к УФ-излучению, сохранение блеска и адгезию к лежащим в основе покрытиям. Кроме того, предпочтительно композиция покрытия, в частности композиция LEP, обеспечивает покрытие, которое обеспечивает хорошую защиту от эрозии, вызванной жесткими погодными условиями.

Варианты осуществления настоящего изобретения

Далее раскрыты варианты осуществления настоящего изобретения. Первый вариант осуществления обозначен как E1, второй вариант осуществления обозначен как E2 и т.д.

Следует понимать, что различные аспекты, варианты осуществления, варианты реализации и признаки настоящего изобретения, упомянутые в настоящем документе, могут заявляться отдельно или в любой комбинации.

E1. Применение композиции покрытия, содержащей:

a) базовую композицию, содержащую полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу (I) ниже

,

где каждый R представляет линейный или разветвленный C₁-C₁₀алкильный остаток, такой как линейный или разветвленный C₁-C₆алкильный остаток, предпочтительно метиловый, этиловый, пропиловый или бутиловый остаток; и

где X представляет собой полиэфир;

и

b) отверждающее средство;

для нанесения покрытия на лопасть ветряной турбины.

E2. Применение согласно варианту осуществления 1 при условии, что указанная композиция покрытия не является:

композицией покрытия, содержащей:

(a) реагирующий с изоцианатом компонент, содержащий:

(a1) по меньшей мере один сложный эфир полиаспарагиновой кислоты, и

(a2) необязательно полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты;

(b) изоцианатный компонент, содержащий:

(b1) по меньшей мере один изоцианатный преполимер, причем изоцианатный преполимер является продуктом реакции компонентов, содержащих по меньшей мере один алифатический изоцианат и по меньшей мере один полиэфирный полиол, причем полиэфирный полиол имеет среднемассовую молекулярную массу 400-6000 и структуру формулы I:

HO-R¹_n-R²

I,

где R¹ имеет одну или более из следующих структур:

R² представляет одно или более из следующего: водород и органическая группа, инертная к изоцианатной группе,

n представляет целое число от 6 до 100,

количество структуры -R¹_n- составляет по меньшей мере 40 масс. % в пересчете на массу полиэфирного полиола;

и

(b2) по меньшей мере один изоцианатный олигомер, содержащий не менее чем две изоцианатные группы,

причем массовое отношение изоцианатного преполимера (b1) к изоцианатному олигомеру (b2) составляет больше чем 1:4 и меньше чем 4:1;

(c) катализатор и

(d) необязательно добавку;

причем мольное отношение изоцианатных групп к реагирующим с изоцианатом группам в композиции покрытия составляет от 1,5: 1 до 4:1.

E3. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-2, в котором X представляет собой полиэфир, где повторяющееся звено содержит алкильный остаток из одного или более атомов углерода, соединенных атомом кислорода, такой как алкильный остаток между двумя-шестью атомами углерода, соединенными атомом кислорода, такой как алкильный остаток из двух атомов углерода, соединенных атомом кислорода;

где один или более из указанных атомов углерода могут быть замещены небольшим алкилом, таким как, например, метил, этил или пропил.

E4. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-3, в котором X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4.

E5. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-4, в котором указанная базовая композиция содержит смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, имеющих формулу (I), содержащую по меньшей мере два полиэфирсодержащих сложных эфира аспарагиновой кислоты,

где X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где смесь является такой, что среднее значение m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4, например, в диапазоне от 2,5 до 3.

E6. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-5, в котором каждый R в формуле (I) представляет этиловый остаток.

E7. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-4, в котором указанный полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты представляет продукт реакции диалкилмалеата, предпочтительно линейного или разветвленного C₁-C₁₀диалкилмалеата, такого как линейный или разветвленный C₁-C₆диалкилмалеат, например, диэтилмалеат; и полиэфирного полиамина согласно формуле (II) ниже

(II),

где p находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4.

E8. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-5, в котором указанная базовая композиция содержит смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, содержащую по меньшей мере два полиэфирсодержащих сложных эфира аспарагиновой кислоты, каждый из которых является продуктом реакции диалкилмалеата, предпочтительно линейного или разветвленного C₁-C₁₀диалкилмалеата, такого как линейный или разветвленный C₁-C₆диалкилмалеат, например, диэтилмалеат; и по меньшей мере двух полиэфирных полиаминов согласно формуле (II) ниже

(II),

где среднее значение р находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4, например, в диапазоне от 2,5 до 3.

E9. Применение согласно любому из вариантов осуществления 7-8, в котором указанный диалкилмалеат представляет собой диэтилмалеат.

E10. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-9, в котором указанное отверждающее средство b) содержит один или более полиизоцианатов.

E11. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-2, в котором указанная композиция покрытия содержит

a) базовую композицию, содержащую полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу ниже

,

где X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4;

и

b) отверждающее средство, содержащее один или более полиизоцианатов.

E12. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1 или 11, в котором указанная композиция покрытия содержит

a) базовую композицию, содержащую смесь полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющих формулу ниже

,

где X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где смесь является такой, что среднее значение m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4, например, в диапазоне от 2,5 до 3;

и

b) отверждающее средство, содержащее один или более полиизоцианатов.

E13. Применение согласно любому из вариантов осуществления 10-12, в котором один или более из указанных одного или более полиизоцианатов имеет в основе гексаметилендиизоцианат (HDI).

E14. Применение согласно любому из вариантов осуществления 10-12, в котором один или более из указанных одного или более полиизоцианатов имеет в основе тример гексаметилендиизоцианата (HDI).

E15. Применение согласно любому из вариантов осуществления 10-14, в котором указанный один или более полиизоцианатов содержат менее чем 0,5% изоцианатного мономера, предпочтительно менее чем 0,3% изоцианатного мономера, например, менее чем 0,1% изоцианатного мономера; согласно DIN EN ISO 10 283.

E16. Применение согласно любому из вариантов осуществления 10-15, в котором средняя функциональность указанного одного или более полиизоцианатов находится в диапазоне 2-4, например, в диапазоне 3-4 или 2-3, например, в диапазоне 2-2,5.

E17. Применение согласно любому из вариантов осуществления 10-16, в котором a) и b) присутствуют в указанной композиции покрытия в таком количестве, что стехиометрическое отношение количества изоцианатных групп в компоненте отверждающего средства к числу аминогрупп в базовом компоненте находится в диапазоне от 80:100 до 160:100, например, 90:100 до 125:100, например, 95:100 до 120:100, предпочтительно в диапазоне от 100:100 до 120:100, например, 100:100 до 110:100 или 105:100 до 110:100; например, приблизительно 100:100.

E18. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-17, в котором указанная композиция покрытия дополнительно содержит

c) один или более дополнительных компонентов, выбранных из наполнителей, пигментов, растворителей и добавок.

E19. Применение согласно варианту осуществления 18, в котором указанный один или более дополнительных компонентов включают один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из карбоната кальция, доломита, талька, слюды, сульфата бария, каолина, диоксида кремния, диоксида титана, красного оксида железа, желтого оксида железа, черного оксида железа, сажи, фталоцианинового синего и фталоцианинового зеленого.

E20. Применение согласно любому из вариантов осуществления 18-19, в котором общее количество наполнителя(ей) и пигмента(ов) составляет 5-30 масс. %, например, 10-25 масс. % композиции покрытия.

E21. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-20, в котором указанная композиция покрытия имеет вязкость в диапазоне 150-5000 мПа⋅с, например, 250-3000 мПа⋅с, предпочтительно в диапазоне 500-2500 мПа⋅с, например, 500-2000 мПа⋅с, например, приблизительно 1500 мПа⋅с.

E22. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-21, в котором указанная композиция покрытия отверждается при температуре ниже 90°C, например, ниже 70°C, такой как температура в диапазоне 0-45°C, например, в диапазоне 15-35°C.

E23. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-22, в котором указанная базовая композиция a) содержит менее чем 20%, например, менее чем 15%, например, менее чем 10%, например, менее чем 5%, например, менее чем 1% любых алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты по массе указанной базовой композиции.

E24. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-22, в котором указанная базовая композиция a) необязательно дополнительно содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты,

причем отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты находится в диапазоне от 70:30 до 99:1, предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 99:1, например, в диапазоне от 85:15 до 99:1, наиболее предпочтительно в диапазоне от 90:10 до 99:1, например, от 95:5 до 99:1.

E25. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-22, в котором указанная композиция покрытия по существу не содержит никаких алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты.

E26. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-22, в котором указанная базовая композиция a) необязательно дополнительно содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты,

причем отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты находится в диапазоне от 70:30 до 99:1, предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 99:1, например, в диапазоне от 85:15 до 99:1, наиболее предпочтительно в диапазоне от 90:10 до 99:1, таком как от 95:5 до 99:1; или

в котором указанная композиция покрытия по существу не содержит никаких алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты.

E27. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-26, в котором указанная композиция покрытия содержит один или более растворителей, причем общее количество растворителя составляет менее чем 25 масс. %, например, менее чем 15 масс. %, например, менее чем 10 масс. %, например, менее чем 5 масс. %, например, менее чем 2,5 масс. % композиции покрытия.

E28. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-26, в котором указанная композиция покрытия по существу не содержит никаких растворителей.

E29. Применение согласно любому из вариантов осуществления 10-28, в котором указанный один или более полиизоцианатов имеют содержание изоцианатов 5-25%, например, 5-20%, например, 5-15%, предпочтительно 6-14%, например, 6-11% или 8-14% или 10-12%; или, например, приблизительно 6%, или приблизительно 7%, или приблизительно 8%, или приблизительно 9%, или приблизительно 10%, или приблизительно 11%.

E30. Применение согласно любому из вариантов осуществления 10-29, в котором каждый из указанного одного или более полиизоцианатов содержит алифатические сложнополиэфирные группы.

E31. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-19 и 29-30, в котором общее количество наполнителя(ей) и пигмента(ов) составляет 20-40 масс. %, например, 25-30 масс. % композиции покрытия.

E32. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-19 и 29-31, в котором указанная композиция покрытия имеет вязкость в диапазоне 50-1000 мПa⋅с, например, в диапазоне 50-500 мПa⋅с.

E33. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-19 и 29-32, в котором указанная композиция покрытия отверждается при температуре ниже 50°C, например, ниже 30°C, например, температуре в диапазоне -10-30°C.

E34. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-19 и 29-33, в котором указанная базовая композиция a) дополнительно содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты,

причем отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты находится в диапазоне от 40:60 до 60:40, например, в диапазоне от 45:55 до 55:45, например, приблизительно 50:50.

E35. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-19 и 29-34, в котором указанная композиция покрытия содержит один или более растворителей, причем общее количество растворителя составляет количество в диапазоне 10-30 масс. % композиции покрытия, например, в диапазоне 15-25 масс. %, например, приблизительно 20 масс. % указанной композиции покрытия.

E36. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-19 и 29-35, в котором указанная отверждающее средство дополнительный содержит полиизоцианат, как определено в любом из вариантов осуществления 13-16, и имеющий содержание изоцианатов 20-26 масс./масс. %, например, 15-30 масс./масс. %, например, 22-24 масс./масс. %, например, приблизительно 23 масс./масс. %.

E37. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-30, в котором указанная композиция предназначена для использования как защитное покрытие ведущей кромки указанной лопасти ветряной турбины.

E38. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-30, в котором указанная композиция покрытия наносится, по меньшей мере, на ведущую кромку указанной лопасти ветряной турбины.

E39. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-30, в котором указанная композиция покрытия наносится на ведущую кромку указанной лопасти ветряной турбины.

E40. Применение согласно любому из вариантов осуществления 1-19 и 29-36; в котором указанная покрытие предназначено для использования в качестве верхнего покрытия для указанной лопасти ветряной турбины.

E41. Лопасть ветряной турбины, имеющая, по меньшей мере, на части своей наружной поверхности покрытие, полученное из композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-36.

E42. Лопасть ветряной турбины согласно варианту осуществления 41, имеющая, по меньшей мере, на ведущей кромке указанной лопасти ветряной турбины покрытие, полученное из композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-36.

E43. Лопасть ветряной турбины согласно любому из вариантов осуществления 41-42, имеющая на ведущей кромке указанной лопасти ветряной турбины покрытие, полученное из композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-30.

E44. Лопасть ветряной турбины согласно любому из вариантов осуществления 41-43, в которой указанное покрытие составляет наиболее удаленный от центра слой покрытия.

E45. Лопасть ветряной турбины согласно любому из вариантов осуществления 43-44, в которой указанное покрытие представляет собой защитное покрытие ведущей кромки.

E46. Лопасть ветряной турбины согласно любому из вариантов осуществления 43-45, в которой указанное покрытие представляет собой защитное покрытие ведущей кромки, и

при этом указанная покрытие было нанесено сверху верхнего покрытия, или

при этом указанное покрытие было нанесено под верхнее покрытие, предпочтительно сверху слоя грунтовки.

E47. Лопасть ветряной турбины согласно варианту осуществления 41, имеющая первый слой покрытия, который представляет собой верхнее покрытие, полученное из композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-19 и 29-36; и сверху указанного первого слоя покрытия наличие второго покрытия, которое является покрытием LEP, полученным из композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-30, нанесенного на первый слой покрытия, по меньшей мере, на часть наружной поверхности указанной лопасти ветряной турбины, например, на ведущую кромку указанной лопасти ветряной турбины.

E48. Лопасть ветряной турбины согласно варианту осуществления 41, имеющая первый слой покрытия, который представляет собой покрытие LEP, полученное из композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-30, нанесенное, по меньшей мере, на часть поверхности указанной лопасти ветряной турбины, например, на ведущую кромку указанной лопасти ветряной турбины; и сверху указанного первого слоя покрытия наличие второго покрытия, которое представляет собой верхнее покрытие, полученное из композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-19 и 29-36, нанесенного на наружную поверхность указанной лопасти ветряной турбины и на первый слой покрытия указанной лопасти ветряной турбины.

E49. Лопасть ветряной турбины согласно любому из вариантов осуществления 41-44, причем указанная лопасть ветряной турбины имеет слой грунтовки, нанесенный под верхнее покрытие и/или слой защитного покрытия ведущей кромки.

E50. Набор из компонентов, содержащий

i) контейнер, содержащий a) базовую композицию, содержащую полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу (I) ниже

,

где каждый R представляет линейный или разветвленный C₁-C₁₀алкильный остаток, такой как линейный или разветвленный C₁-C₆алкильный остаток, предпочтительно метиловый, этиловый, пропиловый или бутиловый остаток; и

где X представляет собой полиэфир; и

ii) контейнер, содержащий b) отверждающее средство.

E51. Набор согласно варианту осуществления 50, в котором X представляет собой полиэфир, где повторяющееся звено содержит алкильный остаток из одного или более атомов углерода, соединенных атомом кислорода, такой как алкильный остаток между двумя-шестью атомами углерода, соединенными атомом кислорода, такой как алкильный остаток из двух атомов углерода, соединенных атомом кислорода;

где один или более из указанных атомов углерода могут быть замещены небольшим алкилом, таким как, например, метил, этил или пропил.

E52. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-51, в котором X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4.

E53. Набор согласно любому из 50-52, в котором указанная базовая композиция содержит смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, имеющих формулу (I), содержащую по меньшей мере два полиэфирсодержащих сложных эфира аспарагиновой кислоты,

где X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где смесь является такой, что среднее значение m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4, например, в диапазоне от 2,5 до 3.

E54. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-53, в котором каждый R в формуле (I) представляет этиловый остаток.

E55. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-54, в котором указанный полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты представляет продукт реакции диалкилмалеата, предпочтительно линейного или разветвленного C₁-C₆диалкилмалеата, например, диэтилмалеат; и полиэфирного полиамина согласно формуле (II) ниже

(II),

где p находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4.

E56. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-54, в котором указанная базовая композиция содержит смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, содержащую по меньшей мере два полиэфирсодержащих сложных эфира аспарагиновой кислоты, каждый из которых является продуктом реакции диалкилмалеата, предпочтительно линейного или разветвленного C₁-C₁₀диалкилмалеата, такого как линейный или разветвленный C₁-C₆диалкилмалеат, например, диэтилмалеат; и по меньшей мере двух полиэфирных полиаминов согласно формуле (II) ниже

(II),

где среднее значение р находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4, например, в диапазоне от 2,5 до 3.

E57. Набор или композиция покрытия согласно любому из вариантов осуществления 55-56, в которых указанный диалкилмалеат представляет собой диэтилмалеат.

E58. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-57, в котором указанное отверждающее средство содержит один или более полиизоцианатов.

E59. Набор согласно варианту осуществления 50, причем указанный набор содержит

i) контейнер, содержащий a) базовую композицию, содержащую полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу ниже

,

где X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где, когда m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4;

и

ii) контейнер, содержащий b) отверждающее средство, содержащее один или более полиизоцианатов.

E60. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50 или 59, причем указанный набор содержит

i) контейнер, содержащий a) базовую композицию, содержащую смесь полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты, имеющих формулу ниже

,

где X имеет повторяющееся звено структуры ниже

,

где смесь является такой, что среднее значение m находится в диапазоне от 2 до 35, например, в диапазоне от 2 до 10, например, в диапазоне от 2 до 6, например, в диапазоне от 2 до 4, например, в диапазоне от 2,5 до3;

и

ii) контейнер, содержащий b) отверждающее средство, содержащее один или более полиизоцианатов.

E61. Набор согласно любому из вариантов осуществления 58-60, в котором один или более из указанных одного или более полиизоцианатов имеют в основе гексаметилендиизоцианат (HDI).

E62. Набор согласно любому из вариантов осуществления 58-61, в котором один или более из указанных одного или более полиизоцианатов имеют в основе тример гексаметилендиизоцианата (HDI).

E63. Набор согласно любому из вариантов осуществления 55-62, в котором указанный один или более полиизоцианатов содержат менее чем 0,5% изоцианатного мономера, предпочтительно менее чем 0,3% изоцианатного мономера, например, менее чем 0,1% изоцианатного мономера; согласно DIN EN ISO 10 283.

E64. Набор согласно любому из вариантов осуществления 58-63, в котором средняя функциональность указанного одного или более полиизоцианатов находится в диапазоне 2-4, например, в диапазоне 3-4 или 2-3, например, в диапазоне 2-2,5.

E65. Набор согласно любому из вариантов осуществления 58-64, в котором указанный один или более полиизоцианатов имеют содержание изоцианатов 5-20%, например, 5-15%, предпочтительно 6-14%, например, 6-11% или 8-14% или 10-12%; или, например, приблизительно 6%, или приблизительно 7%, или приблизительно 8%, или приблизительно 9%, или приблизительно 10%, или приблизительно 11%.

E66. Набор согласно любому из вариантов осуществления 58-65, в котором каждый из указанного одного или более полиизоцианатов содержит алифатические сложнополиэфирные группы.

E67. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-67, в котором указанная базовая композиция a) в контейнере i) необязательно дополнительно содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты,

причем отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты находится в диапазоне от 70:30 до 99:1, например, в диапазоне от 80:20 до 99:1, например, в диапазоне от 85:15 до 99:1, наиболее предпочтительно в диапазоне от 90:10 до 99:1, таком как от 95:5 до 99:1, или

в котором указанная базовая композиция a) в контейнере i) по существу не содержит никаких сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты.

E68. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-66, в котором указанная базовая композиция в контейнере i) содержит менее чем 20%, например, менее чем 15%, например, менее чем 10%, например, менее чем 5%, например, менее чем 1% любых алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты по массе указанной базовой композиции.

E69. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-66, в котором указанная базовая композиция в контейнере i) содержит менее чем 20%, например, менее чем 15%, например, менее чем 10%, например, менее чем 5%, например, менее чем 1% любых содержащих акрилат соединений по массе указанной базовой композиции.

E70. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-69, в котором указанная базовая композиция в контейнере i) содержит менее чем 20%, например, менее чем 15%, например, менее чем 10%, например, менее чем 5%, например, менее чем 1% любых содержащих силан соединений по массе композиции покрытия.

E71. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-70, в котором:

общее количество растворителя в указанной базовой композиции в контейнере i) составляет менее чем 25 масс. %, например, менее чем 15 масс. %, например, менее чем 10 масс. %, например, менее чем 5 масс. %, например, менее чем 2,5 масс. % указанной базовой композиции, или указанная базовая композиция по существу не содержит никаких растворителей;

и/или

общее количество растворителя в указанном отверждающем средстве в контейнере i) составляет менее чем 25 масс. %, например, менее чем 15 масс. %, например, менее чем 10 масс. %, например, менее чем 5 масс. %, например, менее чем 2,5 масс. % указанного отверждающего средства, или указанное отверждающее средство по существу не содержит никаких растворителей.

E72. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-66, в котором указанная базовая композиция в контейнере i) дополнительно содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты,

причем отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты находится в диапазоне от 40:60 до 60:40, например, в диапазоне от 45:55 до 55:45, например, приблизительно 50:50.

E73. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-72, в котором указанная базовая композиция a) в контейнере i) и/или указанное отверждающее средство b) в контейнере ii) дополнительно содержит один или более дополнительных компонентов, выбранных из наполнителей, пигментов, растворителей и добавок.

E74. Набор согласно варианту осуществления 73, в котором указанный один или более дополнительных компонентов включают один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из карбоната кальция, доломита, талька, слюды, сульфата бария, каолина, диоксида кремния, диоксида титана, красного оксида железа, желтого оксида железа, черного оксида железа, сажи, фталоцианинового синего и фталоцианинового зеленого.

E75. Набор согласно любому из вариантов осуществления 50-74, дополнительно содержащий инструкции для применения указанной базовой композиции и указанного отверждающего средства.

E76. Способ нанесения покрытия на ветряную лопасть, предусматривающий стадию нанесения композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-36, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти, например, на ведущую кромку ветряной лопасти.

E77. Способ согласно варианту осуществления 76, в котором указанная ветряная лопасть была предварительно покрыта слоем грунтовки перед нанесением композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-36.

E78. Способ нанесения покрытия на ветряную лопасть, предусматривающий стадии

i) нанесения композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-19 и 29-36, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции; с последующим

ii) нанесением композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-30, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти, например, по меньшей мере, ведущую кромку ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции.

E79. Способ нанесения покрытия на ветряную лопасть, предусматривающий стадии

i) нанесение композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-30, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти, например, по меньшей мере, ведущую кромку ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции;

ii) нанесения композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-19 и 29-36, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти и обеспечение отверждения композиции.

E80. Способ согласно любому из вариантов осуществления 78-79, в котором указанная ветряная лопасть была предварительно покрыта слоем грунтовки перед стадией i).

E81. Способ восстановления ветряной лопасти, предусматривающий стадию нанесения композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-36, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти, например, на ведущую кромку ветряной лопасти.

E82. Способ восстановления и/или замены или частичной замены существующего слоя покрытия на ветряной лопасти, предусматривающий стадию нанесения композиции покрытия, как определено в любом из вариантов осуществления 1-36, по меньшей мере, на часть ветряной лопасти, например, на ведущую кромку ветряной лопасти.

E83. Способ по любому из вариантов осуществления 81-82, в котором указанная ветряная лопасть имеет один или более предварительно существующих слоев покрытия;

при этом указанный один или более существующих слоев покрытия нанесены на указанную композицию покрытия, или

при этом указанный один или более предварительно существующих слоев покрытия, по меньшей мере, частично удаляют перед нанесением указанной композиции покрытия, или

при этом указанный один или более предварительно существующих слоев покрытия полностью удаляют перед нанесением указанной композиции покрытия.

E84. Способ согласно любому из вариантов осуществления 81-83, в котором указанная ветряная лопасть имеет предварительно существующий слой покрытия, который представляет собой слой защитного покрытия ведущей кромки;

при этом указанный слой защитного покрытия ведущей кромки нанесен на указанную композицию покрытия, или

при этом указанный слой защитного покрытия ведущей кромки, по меньшей мере, частично удаляют перед нанесением указанной композиции покрытия, или

при этом указанный слой защитного покрытия ведущей кромки полностью удаляют перед нанесением указанной композиции покрытия.

E85. Способ по любому из вариантов осуществления 74-84, в котором указанную композицию покрытия наносят кисточкой или валиком или нанесением распылением, например, безвоздушным нанесением распылением на указанную ветряную лопасть.

Все ссылки, включая публикации, патентные заявки и патенты, цитируемые в настоящем документе, таким образом включены ссылкой во всей их полноте и в такой степени, как если бы каждая ссылка была отдельно и конкретно указана как включенная ссылкой и была указаны во всей своей полноте в настоящем документе (в максимальной степени, допускаемой законом), несмотря на любое отдельно представленное включение конкретных документов, сделанное где-либо в настоящем документе.

Применение терминов в единственном числе и подобных ссылок в контексте описания изобретения должны толковаться как охватывающие как формы единственного, так и множественного числа, если иное не указано в настоящем документе или явно не противоречит контексту. Например, фразу «композиция» следует понимать как ссылающуюся на различные «композиции» настоящего изобретения или конкретно описанный аспект, если не указано иное.

Описание в настоящем документе любого аспекта или аспекта настоящего изобретения, используя такие термины, как «содержащий», «имеющий», «включающий» или «вмещающий», со ссылкой на элемент или элементы предназначен обеспечивать подтверждение аналогичному аспекту или аспекту настоящего изобретения, который «состоит из», «состоит главным образом из» или «по существу содержит» этот конкретный элемент или элементы, если иное не указано или явно не противоречит контексту (например, композиция, описанная в настоящем документе как содержащая конкретный элемент должна пониматься также как описывающая композицию, состоящую из этого элемента, если не указано иное или явно не противоречит контексту).

Использование любого или всех примеров или вводного слова перед примером (включая «например», «для примера», «в качестве примера» и «такой как») в настоящем описании предназначено только для лучшего освещения настоящего изобретения и не накладывает ограничение на объем настоящего изобретения, если не указано иное.

Заголовки и подзаголовки используются в настоящем документе только для удобства и не должны рассматриваться как ограничение настоящего изобретения каким-либо образом. Использование любого или всех примеров или вводного слова перед примером (включая «например», «для примера», «в качестве примера» и «такой как») в настоящем описании предназначено только для лучшего освещения настоящего изобретения и не накладывает ограничение на объем настоящего изобретения, если не указано иное. Цитирование и включение патентных документов в настоящем документе выполняется только для удобства и не отражает никакого вида срока действия, патентоспособности и/или обязательности к исполнению таких патентных документов.

Следует понимать, что различные аспекты, варианты осуществления, варианты реализации и признаки настоящего изобретения, упомянутые в настоящем документе, могут заявляться отдельно или в любой комбинации.

Экспериментальная часть

Настоящее изобретение будет показано следующими неограничивающими примерами.

Тест на дождевую эрозию

Тест на дождевую эрозию (RET) широко признается как являющийся наиболее подходящим тестом для оценки противоэрозионных свойств покрытий на ведущей кромке лопастей ветряных турбин. Идея состоит в имитации эрозионного действия от столкновения с каплями дождя, частицами пыли, градинами и подобным путем создания контролируемой области дождя, в которой поверхность с покрытием перемещается с высокой скоростью.

Тест на дождевую эрозию (RET) проводили с помощью установки для испытания на ротативной установке, которая была разработана для этой цели R&D A/S. Тест проводили согласно DNVGL-RP-0171 Руководящие указания, Тестирование систем защиты от эрозии лопасти ротора.

Эрозионное повреждение воспроизводили на образцах, установленных на кронштейне, который вращается горизонтально, через область искусственного дождя. Дождь воздействует на поверхность тестового образца и эродирует поверхность, которая защищена покрытием, которое необходимо протестировать. Степень эрозионного повреждения, вызванного воздействием капель, проверяли и записывали. Это проводилось визуальным осмотром и документированием со снимками с определенными интервалами. Подробное документирование со снимками обеспечивает исследование начального повреждения в конце периода инкубации, а также развитие повреждения. Время, необходимое для эрозии поверхности до определенного предела, было мерой, которую использовали для сравнения рабочих характеристик систем защиты друг с другом. Существует две стадии эрозии, которые обычно используются для определения долговечности образцов:

1. Конец периода инкубации: Период инкубации определяется как время воздействия, пока первое повреждение визуально не становится обнаружимым на наружной поверхности тестового образца. Период инкубации зависит от скорости воздействия и, таким образом, для установки для испытания на ротативной установке от положения образца.

2. Breakthrough to the underlying substrate: Пробой к лежащему в основе субстрату: Пробой определяется как момент времени, когда эрозия прорывается через защитный слой к лежащему в основе субстрату. Время пробоя зависит от скорости воздействия, и, таким образом, для установки для испытания на ротативной установке оно также зависит от расположения образца.

U-образные тестовые образцы длиной 45 см на основе геометрии аэродинамической поверхности NACA 634-021, имитирующей ведущую кромку лопасти ветряной турбины (как описано в приложении A.1, DNVGL-RP-0171), состоящие из композитного субстрата, покрывали 200-600 мкм (толщина сухой пленки) композиций покрытия, которые необходимо тестировать. Композиции покрытия отверждали в контролируемых лабораторных условиях, обычно 25°C и 50% ОВ, в течение по меньшей мере 7 дней для гарантировано полного отверждения системы связующего.

Три тестовых образца затем устанавливали на горизонтальных рычагах ротора с радиальным положением 1 м для центра образца. Ротор вращался с контролируемой радиальной скоростью, что давало диапазон скоростей тестового образца.

Таблицы 1a и 1b ниже указывают параметры условий тестирования, определенные и/или контролируемые при каждом тесте.

Таблица 1a. Условия теста на дождевую эрозию для экспериментов в таблице 4a и таблице 5

Параметр теста Единица измерения Номинальное условие Скорость (кончик - центр - основание) м/с 155 - 130 - 105 Область дождя мм/ч 29-33 Температура воды °C 8 Качество воды мкS <5 Температура камеры тестирования °C 8-10 Средний размер капель, диаметр, d мм 2,2

Таблица 1b. Условия теста на дождевую эрозию для экспериментов в таблице 4b и таблице 6

Параметр теста Единица измерения Номинальное условие Скорость (кончик - центр - основание) м/с 140 - 115 - 95 Область дождя мм/ч 29-33 Температура воды °C 8 Качество воды мкS <5 Температура камеры тестирования °C 8-10 Средний размер капель, диаметр, d мм 2,2

Общая процедура для получения композиций покрытия

Компоненты каждого из базовой композиции a) и отверждающего средства b) получали смешиванием указанных ингредиентов для каждого из a) и b) обычным образом, известным специалисту в данной области.

Компонент a) затем последовательно смешивали с компонентом b) перед нанесением.

Смешанную композицию покрытия наносили на композитные тестовые образцы, которые грунтовали заранее путем нанесения кисточкой. Примеры ниже показывают шесть композиций покрытия в объеме настоящего изобретения и одну сравнительную композицию покрытия, где полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты был замещен на алифатический сложный эфир аспарагиновой кислоты.

Композиции покрытия LEP в таблицах 4a и 5 наносили непосредственно на грунтованные тестовые образцы, тогда как композиции покрытия LEP в таблице 4b наносили на грунтованные тестовые образцы, покрытые верхним покрытием.

Таблицы 2 и 3 ниже показывают идентичность сложного эфира аспарагиновой кислоты и полиизоцианатов, применяемых в примерах.

Таблица 2: Сложные эфиры аспарагиновой кислоты, применяемые в примерах (доступные от Covestro Deutschland AG, Леверкузен, Германия).

Сложный эфир аспарагиновой кислоты Описание Аминовое число (мг KOH/г) Алифатический сложный эфир полиаспарагиновой кислоты 1: Desmophen NH 1420 Аминофункциональный сореагент для полиизоцианатов. 199-203 Алифатический сложный эфир полиаспарагиновой кислоты 2: Desmophen NH 1423 Аминофункциональный сореагент для полиизоцианатов. 202-208 Полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты:
Desmophen NH 2850 XP Аминофункциональный сореагент для полиизоцианатов. 170-210

Таблица 3: Полиизоцианаты, применяемые в примерах (доступные от Covestro Deutschland AG, Леверкузен, Германия)

Состав Полиизоцианат Описание Содержание изоцианата(%) Функциональность (n) Вязкость (мПа*с) LEP Полиизоцианат 1:
Desmodur E 2863 XP Модифицированный сложным полиэфиром полиизоцианатный преполимер на основе гексаметилен-1,6-диизоцианата (HDI) 11,0 2,2 1350 LEP Полиизоцианат 2:
Desmodur N 3800 Алифатический полиизоцианат, улучшающий гибкость тример HDI. 11,0 3,8 6000 LEP Полиизоцианат 3:
Desmodur XP 2860 Алифатический полиизоцианат на основе гексаметилендиизоцианата 20,0 2,5 500 LEP Полиизоцианат 4:
Desmodur XP 2599 Алифатический преполимер, содержащий эфирные группы и на основе гексаметилен-1,6-диизоцианата (HDI) 6,0 4,0 2500 Верхнее покрытие Полиизоцианат 5:
Desmodur N 3900 Алифатическая полиизоцианатная смола на основе гексаметилендиизоцианата 23,5 3,2 730

Таблицы 4 и 5 показывают композиции и результаты RET для композиций покрытия настоящего изобретения и для сравнительных композиций покрытия с алифатическим сложным эфиром полиаспарагиновой кислоты, полностью или частично замещающим полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты.

Количества каждого компонента, указанные в композициях покрытий в таблицах 4 и 5, даны в процентах по массе каждой всей композиции покрытия.

Результаты RET указаны в таблице 4a следующим образом:

Конец периода инкубации:

≥ 30 мин: *

≥ 60 мин: **

≥ 120 мин: ***

Пробой к лежащему в основе субстрату:

≥ 30 мин: +

≥ 60 мин: ++

≥ 120 мин: +++

Таблица 4a: Композиции покрытия LEP и результаты RET, сравнительный пример

Модельное покрытие 1 LEP Сравнительная композиция покрытия LEP Компонент a) Сложный эфир аспарагиновой кислоты: Алифатический сложный эфир 1 полиаспарагиновой кислоты 33,8 Полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты 34,9 Добавки: Смачивающее и диспергирующее средство 0,2 0,2 Тиксотропная добавка 1,8 1,9 Противовспениватель 0,3 0,3 Светостабилизатор 0,8 0,8 Пигменты и наполнители: Пигменты 5,1 5,3 Наполнители 8,7 8,1 Компонент b) Полиизоцианат: Полиизоцианат 1 48,2 49,7 Стехиометрическое отношение изоцианатных групп в b) к аминогруппам в a) 107:100 107:100 Тест на дождевую эрозию (RET) Конец периода инкубации ** * Пробой к лежащему в основе субстрату +++ ++

Таблица 4b: Композиции покрытия LEP и результаты RET, примеры с увеличивающимися количествами алифатического сложного эфира полиаспарагиновой кислоты

Компонент Покрытие A Покрытие B Покрытие C Покрытие D Покрытие E Покрытие F Компонент a) Сложный эфир аспарагиновой кислоты: Алифатический сложный эфир 2 полиаспарагиновой кислоты 0,0 6,3 12,5 18,7 24,9 31,0 Полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты 31,7 24,4 18,2 12,1 6,0 0,0 Добавки: Смачивающее и диспергирующее средство 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Тиксотропная добавка 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 Противовспениватель 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 Выравнивающее средство 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Светостабилизатор 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 Пигменты и наполнители: Пигменты 9,1 9,0 9,0 9,0 9,0 8,9 Наполнители 11,9 13,6 13,8 14,0 14,1 14,3 Компонент b) Полиизоцианат: Полиизоцианат 1 44,6 44,1 44,0 43,8 43,7 43,6 Стехиометрическое отношение изоцианатных групп в b) к аминогруппам в a) 111:100 109:100 107:100 105:100 103:100 101:100 Тест на дождевую эрозию (RET) Конец периода инкубации ≥ 9 ч ≥ 6 ч ≥ 4 ч ≥ 3 ч ≥ 2 ч ≥ 2 ч Пробой к лежащему в основе субстрату ≥12 ч ≥7 ч ≥ 6 ч ≥ 6 ч ≥ 6 ч ≥ 4 ч

Таблица 5: Композиции покрытия LEP и результаты RET, модельные покрытия настоящего изобретения

Модельное покрытие 2 Модельное покрытие 3 Модельное покрытие 4 Модельное покрытие 5 Модельное покрытие 6 Компонент a) Сложный эфир аспарагиновой кислоты: Полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты 32,4 30,5 32,8 41,4 23,8 Добавки: Смачивающее и диспергирующее средство 0,6 - 0,6 0,8 0,5 Тиксотропная добавка 2,2 2,2 2,2 2,8 1,6 Противовспениватель 0,5 0,3 0,5 0,6 0,4 Светостабилизатор 0,6 - 0,6 0,8 0,5 Пигменты и наполнители: Пигменты 5,1 10,6 5,1 6,5 3,7 Наполнители 12,9 12,3 11,3 14,3 8,2 Компонент b) Полиизоцианаты Полиизоцианат 1 45,7 44,1 Полиизоцианат 2 46,7 Полиизоцианат 3 32,8 Полиизоцианат 4 61,4 Стехиометрическое отношение изоцианатных групп в b) к аминогруппам в a) 109:100 109:100 110:100 109:100 109:100 Тест на дождевую эрозию (RET) Конец периода инкубации *** *** ** * ** Пробой к лежащему в основе субстрату +++ +++ +++ + +++

Вязкости модельных композиций покрытия LEP лежат в диапазоне 800-2500 мПa⋅с, тогда как сравнительное покрытие LEP имеет вязкость приблизительно 5500 мПa⋅с.

Таблица 6: Композиция верхнего покрытия и результаты RET, модельные покрытия настоящего изобретения

Компонент Компонент a) Сложный эфир аспарагиновой кислоты: Алифатический сложный эфир 1 полиаспарагиновой кислоты 13,6 Полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты 13,3 Добавки: Выравнивающее средство 0,4 Светостабилизатор 0,5 Тиксотропное средство 2,5 Матирующее средство 2,6 Смачивающее и диспергирующее средство 0,4 Растворители, пигменты и наполнители: Наполнитель 16,5 Пигмент 8,9 Растворитель 23,0 Компонент b) Полиизоцианат Полиизоцианат 5 18,4 Стехиометрическое отношение изоцианатных групп в b) к аминогруппам в a) 107:100 Тест на дождевую эрозию (RET) Конец периода инкубации ≥ 2 ч Пробой к лежащему в основе субстрату ≥ 3 ч

Состав в таблице 6 показал превосходные свойства для применения в качестве верхнего покрытия в лопастях ветряных турбин. Верхнее покрытие обеспечивает защитный эффект от дождевой эрозии само по себе, даже без защиты ведущей кромки. Кроме того, верхнее покрытие имеет очень высокую стойкость к истиранию (60 мг, ASTM D4060, 23°C и 50% ОВ CS10, 1000 г, 1000 оборотов), гибкость (тест с цилиндрическим стерженем с диаметром <8 мм при 23°C и 50% ОВ, ISO 1519), предел прочности на разрыв (18% напряжение при разрыве) и стойкость к ускоренным испытаниям на погодоустойчивость (ΔE<1 через 3000 часов, ISO 16474-3, тип 1A (УФA-340), метод 1).

Композиция верхнего покрытия имеет вязкость в диапазоне 80-150 мПa⋅с.

Определение характеристик различных свойств композиций покрытия можно проводить, например, следующими методами.

Вязкость

Вязкость композиций покрытия определяли с помощью конусно-пластинчатого вискозиметра согласно ISO 2884-1:1999, используя конусно-пластинчатый вискозиметр, установленный на температуре 25°C и обеспечивающий диапазон измерения вязкости 0-5000 мПa⋅с.

Содержание твердых веществ

Содержание твердых веществ в композициях покрытия можно рассчитать согласно ASTM D5201 или путем определения процентного объема нелетучего вещества, плотности сухой пленки и скорости растекания материалов покрытия согласно ISO 3233-1.

Расчет содержания летучих органических соединений

Содержание летучих органических соединений (VOC) композиций покрытия можно рассчитывать согласно ASTM D5201.

Испытание на изгиб

Можно следовать процедуре согласно ISO 6860 или ISO 1519. Влажная пленка 150-250 микронов наносится на отшлифованную и обезжиренную стальную панель толщиной 0,8 мм, и после отверждения металлическую панель с покрытием изгибают вокруг цилиндрического стержня и гибкость оценивают наблюдением за растрескиванием.

Ударопрочность

Ударопрочность можно тестировать согласно ISO 6272-2, который определяет метод оценки стойкости сухой пленки лака или родственного продукта к растрескиванию или отслаиванию от субстрата, когда его подвергают деформации, вызванной падающим грузом, падающим при стандартных условиях, действующих на сферический индентор небольшой площади.

Истираемость по Таберу

Истираемость по Таберу тестировали согласно ASTM D 4060. Вес в 1 кг прикладывали к стальной панели с покрытием. Использовали шлифовальный круг CS-10 и использовали 2 x 500 оборотов. Результаты представлены в расчете на потерю пленки в мг.

Время высыхания

Время высыхания можно оценить, используя метод Бек-Коллера согласно ISO 9117-4, который устанавливает тест для определения времени, необходимого для достижения различных стадий высыхания органических покрытий, используя механический поточный или круглый рекордер времени высыхания.

Искусственное климатическое старение

Стойкость покрытий к разрушению под действием УФ-излучения можно протестировать при помощи искусственного климатического старения согласно ISO 16474-3, следуя тестовому циклу 1. Тестовый цикл №1: 4 часа УФ-света при 60°C с лампами УФA-340 (UVA-340, 0,83 Вт/м² облучения при 340 нм) с последующими 4 часами конденсации при 50°C в течение всего 1000-3000 часов.

Температура стеклования

Температуру стеклования (Tg) связующего и/или композиции покрытия можно получать путем измерения с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) и/или температура стеклования (Tg) по DMA отвержденных пленок краски, определенных динамико-механическим анализатором (DMA).

Предел прочности на разрыв

Модуль упругости при растяжении и другие аспекты взаимосвязи растягивающего напряжения/деформации при растяжении можно измерять согласно ISO 527.

Группа изобретений может быть использована для защиты ведущей кромки лопастей ветряных турбин. Предложено применение композиции покрытия, содержащей базовую композицию и отверждающее средство, для нанесения покрытия на лопасть ветряной турбины. При этом базовая композиция содержит полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу (I)

где каждый R представляет линейный или разветвленный C₁-C₁₀ алкильный остаток, X представляет собой полиэфир. Предложена также лопасть ветряной турбины. Группа изобретений позволяет увеличить гибкость, прочность, стойкость к истиранию и устойчивость к дождевой эрозии покрытия лопасти ветряной турбины. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Применение композиции покрытия, содержащей:

a) базовую композицию, содержащую полиэфирсодержащий сложный эфир аспарагиновой кислоты, имеющий формулу (I) ниже

где каждый R представляет линейный или разветвленный C₁-C₁₀ алкильный остаток; и

где X представляет собой полиэфир; и

b) отверждающее средство;

для нанесения покрытия на лопасть ветряной турбины.

2. Применение по п. 1, в котором указанная базовая композиция а) необязательно дополнительно содержит один или более алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты, причем отношение смеси полиэфирсодержащих сложных эфиров аспарагиновой кислоты к алифатическим сложным эфирам полиаспарагиновой кислоты находится в диапазоне от 70:30 до 99:1, предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 99:1, например в диапазоне от 85:15 до 99:1, наиболее предпочтительно в диапазоне от 90:10 до 99:1, например от 95:5 до 99:1; или

в котором указанная композиция покрытия не содержит никаких алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты.

3. Применение по п. 1, в котором указанная базовая композиция а) содержит менее чем 20%, например менее чем 15%, например менее чем 10%, например менее чем 5%, например менее чем 1% любых алифатических сложных эфиров полиаспарагиновой кислоты по массе указанной базовой композиции.

4. Применение по любому из пп. 1-3, в котором X представляет собой полиэфир, где повторяющееся звено содержит алкильный остаток из одного или более атомов углерода, соединенных атомом кислорода, такой как алкильный остаток между двумя-шестью атомами углерода, соединенными атомом кислорода, такой как алкильный остаток из двух атомов углерода, соединенных атомом кислорода;

где один или более из указанных атомов углерода могут быть замещены метилом, этилом или пропилом.

5. Применение по любому из пп. 1-4, в котором X имеет повторяющееся звено структуры ниже

где m находится в диапазоне от 2 до 35, например в диапазоне от 2 до 10, например в диапазоне от 2 до 6, например в диапазоне от 2 до 4.

6. Применение по любому из пп. 1-5, в котором каждый R в формуле (I) представляет линейный или разветвленный C₁-C₆ алкильный остаток.

7. Применение по любому из пп. 1-5, в котором каждый R в формуле (I) представляет метиловый, этиловый, пропиловый или бутиловый остаток.

8. Применение по любому из пп. 1-5, в котором каждый R в формуле (I) представляет этиловый остаток.

9. Применение по любому из пп. 1-5, в котором указанное отверждающее средство содержит один или более полиизоцианатов.

10. Применение по п. 9, в котором указанный один или более полиизоцианатов в указанной композиции покрытия имеет содержание изоцианатов 5-20%, например 5-15%, предпочтительно 6-14%, например 6-11%, или 8-14%, или 10-12%, например приблизительно 11%, и/или

в котором средняя функциональность указанного одного или более полиизоцианатов находится в диапазоне 2-4, например в диапазоне 2-3, например в диапазоне 2-2,5.

11. Применение по любому из пп. 9, 10, в котором каждый из указанного одного или более полиизоцианатов необязательно содержит группы алифатических сложных полиэфиров.

12. Применение по любому из пп. 1-11, в котором а) и b) присутствуют в указанной композиции покрытия в таком количестве, что стехиометрическое отношение количества изоцианатных групп в компоненте отверждающего средства к числу аминогрупп в базовом компоненте находится в диапазоне от 80:100 до 160:100, например от 90:100 до 125:100, например от 95:100 до 120:100, предпочтительно в диапазоне от 100:100 до 120:100, например от 100:100 до 110:100 или от 105:100 до 110:100.

13. Применение по любому из пп. 1-12, в котором указанная композиция покрытия дополнительно содержит

с) один или более дополнительных компонентов, выбранных из наполнителей, пигментов, растворителей и добавок;

причем указанный один или более дополнительных компонентов включают один или более компонентов, выбранных из группы, состоящей из карбоната кальция, доломита, талька, слюды, сульфата бария, каолина, диоксида кремния, диоксида титана, красного оксида железа, желтого оксида железа, черного оксида железа, сажи, фталоцианинового синего и фталоцианинового зеленого.

14. Применение по любому из пп. 1-13, причем указанное применение покрытия предназначено для использования в качестве защитного покрытия ведущей кромки указанной лопасти ветряной турбины.

15. Лопасть ветряной турбины, имеющая по меньшей мере на части своей наружной поверхности покрытие, полученное из композиции покрытия, как определено в любом из пп. 1-14.

16. Лопасть ветряной турбины по п. 15, в которой указанное покрытие представляет собой защитное покрытие ведущей кромки.

17. Лопасть ветряной турбины по любому из пп. 15, 16, в которой указанное покрытие представляет собой защитное покрытие ведущей кромки, и

при этом указанное покрытие было нанесено сверху верхнего покрытия, или при этом указанное покрытие было нанесено под верхнее покрытие, предпочтительно сверху слоя грунтовки.