ES2560839T3 - Composición de recubrimiento que previene la escarcha - Google Patents

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Abstract

Composición de recubrimiento que potencia las propiedades de desprendimiento de la escarcha adherida sobre la superficie de un objeto, que comprende un material de recubrimiento a base de fluororresina repelente al agua, y desde el 0,2% hasta el 0,5% en masa de al menos un absorbente de infrarrojo seleccionado del grupo que consiste en un óxido de estaño dopado con antimonio y un 5 óxido de indio y estaño con respecto al material de recubrimiento a base de fluororresina, en la que el diámetro de partícula promedio del absorbente de infrarrojo es menor de o igual a 0,2 μm.

Description

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DESCRIPCION
Composicion de recubrimiento que previene la escarcha Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un recubrimiento antiescarcha que impide la adhesion de escarcha, nieve o similares cuando se congela el agua del aire sobre la superficie de una estructura tal como un pala de turbina eolica o similar, o que hace que la escarcha adherida o similar se elimine facilmente de la pala o similar.
Tecnica anterior
Una turbina eolica para la generacion de energfa eolica se construye en una zona donde la humedad es alta y el cambio de temperatura es grande tal como en la cima de una montana, la orilla del mar o similar. Por tanto, cuando la temperatura baja, la humedad del aire se congela sobre la superficie de una pala de turbina eolica y la escarcha adherida aumenta. La nieve se adhiere facilmente sobre la escarcha de la pala, y la nieve cerca del borde de la pala provoca un cambio del angulo de la pala. Esto provoca una disminucion de la eficiencia de conversion de energfa eolica.
En muchos casos, una pala de una turbina eolica usada para la generacion de energfa eolica esta hecha de un plastico reforzado con fibra (FRP) y la escarcha se adhiere facilmente sobre una pala hecha de FRP sin recubrimiento de superficie. La escarcha en la pala se funde cuando la temperatura asciende y el agua fundida vuelve a congelarse cuando la temperatura disminuye, de ese modo la escarcha adherida aumenta mas y la nieve se adhiere facilmente sobre la misma. A medida que la pala de la turbina eolica gira cuando la adherencia de la escarcha sobre la pala disminuye debido a un aumento de temperatura, una parte de la escarcha puede caer y provocar dano a seres humanos o danos a estructuras.
Hay problemas similares a los expuestos anteriormente con la deposicion de hielo que es un fenomeno que se produce por la adhesion de hielo como agua congelada sobre la superficie de un objeto y la deposicion de nieve que es un fenomeno que se produce por la adhesion de nieve sobre un objeto, y se han propuesto metodos que pueden suprimir la deposicion de hielo y la deposicion de nieve, y la eliminacion facil de la deposicion de hielo.
Con el fin de mejorar problemas tales como la deposicion de escarcha y la deposicion de hielo, se ha desarrollado una tecnologfa para reducir el angulo de contacto entre el agua y un elemento realizando un tratamiento de hidrofilizacion sobre la superficie del elemento y para impedir que el agua permanezca sobre la superficie de un elemento, y PTL 1 (documento JP-A-55-164264) da a conocer que se usan en combinacion sflice sintetica y material de recubrimiento a base de agua.
PTL 2 (documento JP-A-10-168381) da a conocer un material de recubrimiento altamente hidrofilo que usa sol de alumina en lugar de sflice. Ademas, PTL 2 tambien propone la formacion de una pelfcula sobre la superficie de un elemento usando una agente de tratamiento de superficies organicas.
Se propone una composicion de recubrimiento en la que se mezcla una resina aglutinante con un partfcula fina repelente al agua como composicion de recubrimiento usada en una pelfcula de recubrimiento. Los ejemplos de la resina aglutinante de la composicion de recubrimiento incluyen una fluororresina soluble en disolvente, una resina de silicona, una resina de poliuretano, una resina de poliester y una resina de silicona acnlica, y los ejemplos de la partfcula fina repelente al agua incluyen polvo de fluororresina (politetrafluoroetileno, PTFE), polvo a base de resina de silicona, polvo de sflice repelente al agua, fluoruro de grafito y brea fluorada.
La provision de propiedades retardantes de la escarcha o propiedades de facil eliminacion de la escarcha sobre la superficie de una estructura en una region fna usando una composicion de recubrimiento se realiza inhibiendo la adhesion de la escarcha o similar de manera que la energfa libre de superficie sobre la superficie de un objeto se reduce formando una pelfcula de recubrimiento excelente en repelencia del agua sobre la superficie del objeto, y la superficie del objeto se reforma para que sea repelente al agua reduciendo su afinidad con el agua.
Los terminos escarcha, nieve y hielo se aplican de manera diferente dependiendo de la condicion ambiental cuando el agua se transforma desde un gas en un solido o desde un lfquido en un solido, y se consideran iguales entre sf desde el punto de vista de la adhesion del agua tras haberse solidificado sobre la superficie de un objeto. Por tanto, se representan mediante escarcha a continuacion en el presente documento.
Lista de menciones
Bibliograffa de patentes
PTL 1: Documento JP-A-55-164264
PTL 2: Documento JP-A-10-168381
PTL 3: Documento JP-A-2011-219653
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Sumario de la invencion
Problema tecnico
Ha habido una propuesta para impedir la deposicion de escarcha sobre la superficie de un objeto formando una pelfcula de recubrimiento repelente al agua sobre la superficie del objeto, pero solo la potenciacion de la repelencia al agua del recubrimiento ha atrafdo atencion. La comprension de que aunque se cambie el tipo de recubrimiento con el que se recubre la superficie de un objeto, la adhesion de escarcha se ve influida por la temperature y el cambio del mismo no afecta a la propia adhesion de escarcha, se reconoce a partir del resultado de un experimento en el que se suministra por pulverizacion humedad a una pala recubierta con una pluralidad de recubrimientos mientras se mantiene la temperatura de una camara termostatica en un intervalo de -30°C a -25°C. Por tanto, un objeto de la invencion es hacer que la escarcha adherida sobre la superficie de un elemento formado con una pelfcula de recubrimiento repelente al agua se desprenda facilmente de la superficie y no impedir la adhesion de la escarcha potenciando la repelencia al agua.
Solucion al problema
La presente invencion proporciona una composicion de recubrimiento que potencia las propiedades de desprendimiento de la escarcha adherida sobe la superficie de un objeto, que comprende un material de recubrimiento a base de fluororresina como material de recubrimiento repelente al agua, y desde el 0,2% hasta el 0,5% en masa de al menos un absorbente de infrarrojo seleccionado del grupo que consiste en un oxido de estano dopado con antimonio y un oxido de indio y estano con respecto al material de recubrimiento a base de fluororresina, en el que el diametro de partfcula promedio del absorbente de infrarrojo es menor de o igual a 0,2 |im.
Segun la presente invencion, la escarcha se desprende mas facilmente de la superficie de un objeto anadiendo un absorbente de infrarrojo a una composicion de recubrimiento repelente al agua que hace que la escarcha adherida sobre la superficie de un objeto se desprenda facilmente de la superficie.
Se usa uno cualquiera de oxido de estano dopado con antimonio y oxido de indio y estano como absorbente de infrarrojo y la adicion de una pequena cantidad del mismo no cambia el matiz de la pelfcula de recubrimiento.
La razon de mezclado de uno cualquiera del oxido de estano dopado con antimonio y oxido de indio y estano como absorbente de infrarrojo se fija para que sea del 0,2% en masa al 0,5% en masa con respecto al material de recubrimiento a base de fluororresina para obtener suficientes propiedades de desprendimiento de la escarcha.
Efectos ventajosos de la invencion
La temperatura de la pelfcula de recubrimiento aumenta debido a que el absorbente de infrarrojo absorbe rayos infrarrojos como rayos de calor anadiendo el absorbente de infrarrojo al material de recubrimiento a base de fluororresina, desprendiendose facilmente de ese modo la escarcha de la superficie de la pelfcula de recubrimiento junto con la presentacion de repelencia al agua de la pelfcula de recubrimiento. Por tanto, es posible desprender la escarcha antes de un aumento significativo de la escarcha provocado por la repeticion de fusion y congelacion de nuevo, y por tanto, no se produce un caso en el que la superficie de un objeto se llena de escarcha.
En un caso en el que la composicion de recubrimiento de la presente invencion se aplica a la superficie de una pala de una turbina eolica, es posible impedir el deterioro de la eficiencia de la transformacion del viento en energfa provocado por la gran cantidad de escarcha sobre la superficie de la pala y es posible inhibir la formacion de la gran cantidad de escarcha que produce resistencia al giro de la pala, y por tanto, es posible impedir el deterioro de la eficiencia de generacion de energfa provocado por la escarcha.
Descripcion de realizaciones
El oxido de estano dopado con antimonio (ATO) es un oxido de estano que contiene una pequena cantidad de oxido de antimonio y el oxido de indio y estano (ITO) es un oxido complejo de indio y estano. Ambos absorbentes de infrarrojos son semiconductores de oxido que tienen conductividad electrica, y se ha usado una pelfcula de ATO o una pelfcula de ITO cuando se forma una pelfcula mediante CVD o bombardeo catodico como pelfcula conductora transparente y se ha usado polvo de los mismos como polvo conductor. Por ejemplo, se ha implementado el mezclado de polvo con un material de base tal como plastico, caucho, un material de recubrimiento o similar con el fin de proporcionar propiedades antiestaticas o conductividad electrica. Ademas, el tamano de partfcula promedio del polvo que es menor de o igual a 0,2 |im (200 nm) y una pequena cantidad del polvo anadido no altera el tono de color o la transparencia del material de base.
Ademas, el absorbente de infrarrojo tambien puede usarse como material de pantalla frente a los rayos infrarrojos porque el absorbente de infrarrojo absorbe los rayos infrarrojos.
Se recubrieron palas giratorias hechas de metal o resina con materiales de recubrimiento repelentes al agua a los que se les anadio polvo de ATO (ITO) en una razon del 0% en masa al 0,8% en masa con respecto a cada material de recubrimiento de color blanco tal como un material de recubrimiento a base de fluororresina, un material de
recubrimiento a base de resina de poliuretano y un material de recubrimiento a base de resina de uretano acnlica. Solo las composiciones de recubrimiento que conteman un material de recubrimiento a base de fluororresina son segun la presente invencion. Entonces, se pulverizo humedad en el aire mientras se fijaba la temperatura ambiente de una camara termostatica a -25°C y se confirmo que se adhena escarcha sobre toda la superficie de las palas. 5 Despues de eso, se irradio la superficie con rayos infrarrojos durante dos minutos mientras se fijaba la temperatura de la camara termostatica a 5°C, y entonces, se observo el estado de la escarcha sobre la superficie de las palas. En la tabla 1 se muestra la razon de mezclado de cada material de recubrimiento.
[Tabla 1]
.............................
Material de recubrimiento a base de fluororresina (agente principal) Material de recubrimiento a base de resina de poliuretano (agente principal) Material de recubrimiento a base de resina de uretano acnlica (agente principal)
Resina a base de fluor
30 - -
Resina de poliester poliol
- 20 -
Resina de poliol acnlica
- - 30
Oxido de titanio
25 25 20
Disolvente aromatico
- - 35
Disolvente de cetonas
5 15 -
Disolvente de ester
20 15 5
.............................
Material de recubrimiento a base de fluororresina (agente de endurecimiento) Material de recubrimiento a base de resina de poliuretano (agente de endurecimiento) Material de recubrimiento a base de resina de uretano acnlica (agente de endurecimiento)
Isocianato sin amarilleamiento
20 25 10
En las tablas 2 a 7 se muestran los resultados del experimento.
10 El valor numerico es la razon de escarcha que permanece sobre la superficie de las palas tras la irradiacion con los rayos infrarrojos, en el que 0 indica que no queda escarcha sobre la superficie de las palas y 100 indica que queda toda la escarcha sobre la superficie de las palas.
Ademas, se confirmo visualmente el nivel del matiz en la medida en que podfa determinarse como color blanco. [Tabla 2]
15 Adicion de ATO a material de recubrimiento a base de fluororresina
Cantidad de ATO anadida (% en masa)
0 0,1 0,2 0,5 0,8
Razon (%) de escarcha que quedaba
40 20 0 0 0
Confirmacion del matiz
O O O O X
O: El color se reconoce como blanco. X: El color no se reconoce como blanco. [Tabla 3]
Adicion de ITO a material de recubrimiento a base de fluororresina
Cantidad de ITO anadida (% en masa)
0 0,1 0,2 0,5 0,8
Razon (%) de escarcha que quedaba
40 10 0 0 0
Confirmacion del matiz
O O O O X
O: El color se reconoce como blanco. X: El color no se reconoce como blanco.
20 [Tabla 4]
Adicion de ATO a material de recubrimiento a base de resina de poliuretano
Cantidad de ATO anadida (% en masa)
0 0,1 0,2 0,5 0,8
Razon (%) de escarcha que quedaba
95 30 0 0 0
Confirmacion del matiz
O O O O X
O: El color se reconoce como blanco. X: El color no se reconoce como blanco. [Tabla 5]
Adicion de ITO a material de recubrimiento a base de resina de poliuretano
Cantidad de ITO anadida (% en masa)
0 0,1 0,2 0,5 0,8
Razon (%) de escarcha que quedaba
95 20 0 0 0
Confirmacion del matiz
O O O O X
O: El color se reconoce como blanco. X: El color no se reconoce como blanco. [Tabla 6]
Adicion de ATO a material de recubrimiento a base de resina de uretano acnlica
Cantidad de ATO anadida (% en masa)
0 0,1 0,2 0,5 0,8
Razon (%) de escarcha que quedaba
100 45 0 0 0
Confirmacion del matiz
O O O O X
5 O: El color se reconoce como blanco. X: El color no se reconoce como blanco. [Tabla 7]
Adicion de ITO a material de recubrimiento a base de resina de uretano acnlica
Cantidad de ITO anadida (% en masa)
0 0,1 0,2 0,5 0,8
Razon (%) de escarcha que quedaba
100 35 0 0 0
Confirmacion del matiz
O O O O X
O: El color se reconoce como blanco. X: El color no se reconoce como blanco.
Resultado del experimento
10 Se identifico que la escarcha podfa desprenderse facilmente anadiendo una cantidad mayor de o igual al 0,2% en masa del absorbente de infrarrojo con respecto al material de recubrimiento, y la escarcha adherida podfa desprenderse facilmente fijando del 0,2% en masa al 0,5% en masa cuando se consideraba el matiz.
Como material de recubrimiento a base de fluororresina, es preferible elegir una composicion de recubrimiento configurada para tener fluoropoliol usado para aviones como agente principal, oxido de titanio como pigmento e 15 isocianato sin amarilleamiento y un disolvente como aditivo y agente de endurecimiento.
El tamano de partfcula promedio de polvo de oxido de estano dopado con antimonio que absorbe rayos infrarrojos no influye mucho en las propiedades de desprendimiento de la escarcha y el tamano de partfcula promedio es menor que o igual a 0,2 |im para influir apenas en el matiz del material de recubrimiento.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Composicion de recubrimiento que potencia las propiedades de desprendimiento de la escarcha adherida sobre la superficie de un objeto, que comprende un material de recubrimiento a base de fluororresina repelente al agua, y desde el 0,2% hasta el 0,5% en masa de al menos un absorbente de infrarrojo 5 seleccionado del grupo que consiste en un oxido de estano dopado con antimonio y un oxido de indio y
    estano con respecto al material de recubrimiento a base de fluororresina, en la que el diametro de partfcula promedio del absorbente de infrarrojo es menor de o igual a 0,2 |im.
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