KR20120023686A - 개선된 풍력발전기 블레이드용 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평균 관능성이 ≥2.0 및 < 8.0인 폴리올들 [여기서 폴리올의 적어도 50% (vv/w)는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 포함하며 Mw는 300 - 3,000 g/mol임이다]과 평균 관능성이 < 3.0인 폴리이소시아네이트 [여기서 폴리이소시아네이트(들)의 적어도 50% (w/vv)는 (i) 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 500 - 3,000 g/mol이고 관능성은 ≥2.0 및 < 3.0인 폴리이소시아네이트; (ii) Mw가 250 - 2,000 g/mol이고 관능성은 ≥ 2.0 및 <3.0인 알로파네이트형 폴리이소시아네이트; 및 (iii) Mw가 250 - 2,000 g/mol이고 관능성은 ≥ 2.0 및 < 3.0인 우레트디온형 폴리이소시아네이트로부터 선택된다]로부터 제조된 폴리우레탄 바인더를 포함하는 폴리우레탄계 코팅을 외표면에 갖는 풍력발전기용 블레이드를 개시한다. 본 발명은 또한 대응하는 코팅 조성물 및 기질의 코팅 방법도 개시한다.

Description

개선된 풍력발전기 블레이드용 코팅 조성물{IMPROVED COATING COMPOSITION FOR WIND TURBINE BLADES}
본 발명은 풍력발전기 블레이드용 침식방지 탑코트의 개선된 코팅 조성물에 관한 것이다.
오랫동안 풍력발전기 산업분야에서는 빗방울, 분진 입자, 곤충, 우박 등과의 충돌에 의하여 야기되는 침식으로부터 중요 부분 상에 침식방지용 테이프를 접착시킴으로써 블레이드의 선단을 보호하는 것이 관행처럼 행해지고 있다.
그러나 테이프를 붙이는 것은 어렵고도 시간이 많이 걸리는 일이기 때문에 많은 블레이드 제조업체들은 이를 꺼려왔다. 뿐만 아니라, 테이프 엣지(edge)는 원치않는 난류(turbulence)와 소음을 야기할 수 있다.
테이프를 침식 방지 효과가 높은 탑코트로 대체할 경우 제조기간이 감소되며 보다 평탄한 표면을 얻을 수 있다.
현재까지, 이러한 엣지 코팅의 주요 특징으로서 고도의 마찰 저항성이 갖춰질 것이 요구되었으나, 최근에는 탄성 역시도 중요한 역할을 하는 것으로 제안되었다.
US2004/110918 A1에는 폴리우레탄 분말 코팅용 크로스-링커의 제조 방법이 개시되어 있다. 크로스-링커는 일반적으로 2개의 유리 이소시아네이트기를 포함하는데, 우레트디온기는 가열시 해리되고 그 결과 또 다른 이소시아네이트기가 생성된다. US2007/0142608 A1에는 비스무쓰-함유 촉매를 사용하는 D1 공정의 추가적인 발전사항이 기재되어 있다.
WO 2005/092586 A1에는 풍력발전기 블레이드 표면으로서 적합한 열가소성 필름을 이용하는 풍력발전기 블레이드 코팅의 제조방법이 개시되어 있다. 좋기로는, 코팅을 형성하는 이 재료는 아크릴계 소재, 폴리카보네이트, FCDF(폴리비닐리덴 플루오라이드), 폴리우레탄 또는 블렌드를 포함하는 것이 바람직하다.
US 4,859,791에는 폴리우레탄 제조용 조성물에 있어서의 폴리올의 용도가 기재되어 있다. 이 폴리올은 분자량이 850 - 2,000이고 관능성은 5-9개이며 다관능성 폴리시클로지방족 또는 방향족 카르복실산 및 필요에 따라 약 50 중량% 이하의 적어도 1종의 아크릴계, 다관능성 카르복실산으로부터 제조되는 것이다.
JP 2006-124610 및 JP 2006-328252호는 알로파네이트형 폴리이소시아네이트와 폴리올과의 조합으로 된 코팅 조성물을 개시하고 있다.
WO 2009/111227에는 히드록실기 및/또는 아민기를 포함하는 관능성 성분으로 된 탑코트와, 이소시아네이트 및/또는 무수 관능기를 포함하는 경화제를 포함하는 다층 코팅 시스템을 포함하는 복합재가 개시되어 있다.
특별히 선택된 유형의 폴리올과 특별히 선택된 유형의 폴리이소시아네이트와의 조합에 의해 형성된 폴리우레탄계 코팅은 유연성과 내구성 측면에서 적절히 조화를 이룬다는 측면에서, 풍력발전기용 블레이드에서 탁월한 최외곽 코팅을 구성한다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 실시상태들의 한 가지 목적은 예컨대 빗방울과 같은 상호작용하는 입자들과의 충돌에 의해 야기되는 블레이드의 선단에서 일어나는 집중적인 마모를 감소시켜줄, 풍력발전기 블레이드용의 개선된 탑코트 코팅 조성물을 제공하는 데 있다.
발명의 개요
내마모성 코팅에 초점을 둔 종래의 접근방식과 반대로, 특별히 조정된 유연도를 갖는 코팅은 고속으로 블레이드와 충돌하는 입자(예컨대 빗방울)의 에너지를 흡수 및/또는 반사시킬 수 있다는 측면에서, 풍력발전기 블레이드의 선단에서의 극심한 마무 문제를 보다 유리하게 해결할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 전통적인 침식방지용 테이프를 대체하여 적용하기 쉬운 대체물을 제공하는데, 이것은 원치않는 난류와 소음도 제거하거나 감소된 것이다. 풍력발전기 블레이드(또는 전체 블레이드 표면)의 선단에 침식방지 효율이 높은 탑코트를 도포하면 풍력발전기 블레이드의 수명이 연장되고 국부적인 손상이 일어나는 속도도 저하된다.
보다 구체적으로, 본 발명은 상호작용 입자, 예컨대 빗방울에 의해 야기되는 침식으로부터 풍력발전기 블레이드의 선단을 기본적으로 보호해준다.
따라서, 본 발명의 한 가지 구체예는 그의 외표면의 적어도 일부에, 최외곽층으로서, 폴리우레탄계 코팅을 갖는 풍력발전기 블레이드에 관한 것이다(제1항 참조).
본 발명의 또 다른 구체예는 코팅 조성물에 관한 것이다(제7항 참조).
본 발명의 또 다른 구체예는 기질의 코팅법에 관한 것이다(제11항 참조).
도 1은 7종의 레퍼런스 코팅에 대하여 행한 강우 침식 테스트(RET: Rain Erosion Test) 결과를 도시한 도면이다.
도 2는 6종의 모델 코팅에 대하여 행한 강우 침식 테스트(RET)의 결과를 도시한 도면이다.
도 3은 강우 침식 테스트(RET)의 실험용 셋업을 도시한 도면이다.
발명의 상세한 설명
전술한 바와 같이, 본 발명은 그의 외표면의 적어도 일부에, 최외곽층으로서, 폴리우레탄계 코팅을 갖는 풍력발전기 블레이드를 제공하는 것으로, 여기서, 상기 코팅은 다음에 기재된 (a) 1종 이상의 베이스 성분과 (b) 경화제 성분으로부터 제조된 폴리우레탄 바인더를 포함하는 것이다:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0 이상 8.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-3,000 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 3.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량% , 특히 적어도 70 중량%는:
(i) 내부에 폴리에스테르 세그먼트를 포함하며, 분자량이 500-3,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 것인 폴리이소시아네이트;
(ii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 알 로파네이트형 폴리이소시아네이트; 및
(iii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 우레트디온형 폴리이소시아네이트
로부터 선택된 것인 폴리이소시아네이트 1종 이상으로 이루어진 경화제 성분.
본 발명에서, "최외곽층(outermost layer)"이라는 용어는 풍력발전기 블레이드에 적용되는 최종 코팅 시스템, 즉 작동시의 풍력발전기 블레이드에 적용되는 최종 코팅 시스템을 의미한다.
폴리우레탄 바인더의 주요 구성성분은 베이스 성분과 경화제 성분이다. 대부분의 실시상태에서, 이들 성분들은 실제로 폴리우레탄 바인더의 최종 구조 중에 반영되는 유일한 성분들이다.
완전한 코팅 조성물 관점에서, 이것은 일반적으로 "베이스" (그 안에 베이스 성분(즉, 1종 이상의 폴리올)이 포함됨) 및 "경화제" (그 안에 경화제 성분 (즉, 1종 이상의 폴리이소시아네이트)이 포함됨)로 이루어진다. 일반적으로, "베이스"와 "경화제"는 몇 가지 다른 성분들, 예컨대, 충전제 및 안료, 가속화제(accelerators), 첨가제 및 용매를 더 포함한다. 이들 다른 구성성분들의 성질을 이하에 설명한다.
폴리올과 폴리이소시아네이트의 중요한 특징은 관능성(functionality)에 있다.
각각의 폴리올(베이스 성분의 구성성분들임)의 경우, "관능성"은 분자 1개 당 존재하는 히드록실기의 수로서 정의된다. 시판제품 중에, 폴리올 분자의 다양한 관련 형태가 존재하기 때문에, 실무적 관점에서, 히드록실기의 수는 평균값으로서 제공된다.
마찬 가지로, 각각의 폴리이소시아네이트(경화제 성분의 구성성분들임)의 경우, "관능성"은 분자 1개 당 존재하는 이소시아네이트기의 수로서 정의된다. 여기에서도 역시, 시판 제품 중에 다양한 관련 유형의 폴리이소시아네이트가 존재하기 때문에, 실무적 관점에서, 이소시아네이트기의 수는 평균값으로서 제공된다.
"평균 관능성(average functionality)"라는 표현은 2 이상의 폴리올, 또는 2 이상의 폴리이소시아네이트의 조합의 관능성을 칭하는 것이다. 두 가지 경우 모두에 있어서, "평균 관능성"은 반응성기(히드록실기 또는 이소시아네이트기)의 총 수를 분자(폴리올 또는 폴리이소시아네이트)의 총 수로 나누어 구한다.
"분자량"이라는 표현은 달리 언급하지 않는 한, 문제의 종들의 중량평균 분자량을 의미하는 것이다. 실상, 시판되는 폴리머 제품은 항상 상이한 길이를 갖는 폴리머 사슬들의 혼합물을 포함할 것이기 때문에, "평균 분자량"이라는 표현을 의미하는 것이다.
본 발명에서 정의된 폴리우레탄 바인더의 경우, 1종 이상의 폴리올의 평균 관능성은 2.0 이상 8.0 미만이다. 평균 관능성이 이보다 높으면, 폴리우레탄 바인더가 너무 경직되게 되고(부서지기 쉬움), 평균 관능성이 이보다 낮으면, 폴리우레탄 바인더가 기계적으로 너무 약해질 것으로 믿어진다. 현재 가장 바람직한 실시상태에서, 1종 이상의 폴리올의 평균 관능성은 2.0-6.3, 예컨대 2.0-5.5이다.
나아가, 본 발명에서 정의된 폴리우레탄 바인더의 경우, 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 평균 관능성은 3.0 미만이어야 한다. 관능성이 이보다 높으면, 폴리우레탄 바인더가 너무 경직되게 된다. 현재 가장 바람직한 실시상태에서, 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 평균 관능성은 2.0 이상 3.0 미만이다.
경화제 성분 중의 이소시아네이트기의 수(총수) 대 베이스 성분 중의 히드록실기의 수(총수)의 비율 역시도 어떤 역할을 하는 것으로 나타났다. 실상, 이소시아네이트기의 수는 히드록실기의 수보다 많은 것이 바람직하다. 특히, 경화제 성분 중의 이소시아네이트기의 수 대 베이스 성분 중의 히드록실기의 수는 80:100 내지 160:100, 예컨대 90:100 내지 125:100, 또는 80:100 내지 105:100 또는 80:100 내지 100:100, 또는 100:100 내지 160:100의 범위에 드는 것이 바람직할 수 있다.
또한 폴리우레탄 바인더의 원료가 되는 폴리올(베이스 성분)의 실제 유형과 폴리이소시아네이트(경화제 성분)의 실제 유형 역시도 중요하다.
베이스 성분과 관련하여, 1종 이상의 폴리올의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-3,000 g/mol, 특히 500-2,500 g/mol이어야 한다. 더욱 좋기로는 폴리올의 적어도 80 중량%, 예컨대 적어도 90 중량%, 및 특히 기본적으로 모든 폴리올이 이 기준을 만족하는 것이 바람직하다.
"지방족 폴리에스테르 세그먼트"라는 용어는 -C-C(=O)-O-C- 및/또는 -C-O-C(=O)-O-C-구조 성분을 나타낸다. 또한, 이러한 세그먼트는 방향족 또는 헤테로방향족 구조 성분은 포함하지 않으므로: 이 때문에 "지방족"이라는 표현을 쓴다.
바람직한 폴리올 유형은 "선형"이며, 즉, 측쇄가 전혀 또는 거의 없거나 및/또는 시클릭 구조를 갖는 것이 좋으며 이로 인해 높은 분자 이동성이 얻어진다.
몇 가지 실시상태에서, 폴리올은 선형 및 시클릭 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가질 수 있다.
"지방족 폴리에스테르 세그먼트"에 더해서, 폴리올은 몇몇 실시상태에서 "방향족 폴리에스테르 세그먼트"를 가질 수 있다. "방향족 폴리에스테르 세그먼트"라는 용어는 -X-C(=O)-O-Y- 및/또는 -X-O-C(=O)-O-Y-구조 성분을 포괄하며 여기서 X와 Y 중 적어도 하나는 방향족/헤테로방향족 구조 성분을 나타내는 것이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 시판하는 폴리올의 예로는 Desmophen 670-BA80 (Bayer Material Science), Setal 26855-80 (Nuplex), Synolac 9770 BA80 (Cray Valley), 그리고, 측쇄가 없는 것들, 예컨대, Synolac 5085 (Cray Valley), Synolac 5086 (Cray Valley), Desmophen VP LS 2328 (Bayer Material Science), Desmophen C XP 2716 (Bayer Material Science), Desmophen C 1100 (Bayer Material Science), Capa 2043, (Perstorp), Oxymer M112 (Perstorp) 및 Oxymer M56 (Perstorp)를 들 수 있다.
1종 이상의 폴리올의 100 중량% 이하는 폴리카프로락톤형일 수 있다. 본 발명에서 "폴리카프로락톤형(polycaprolactone type)"이라는 용어는 다음 세그먼트를 함유하는 물질을 의미하는 것이다:
Figure pct00001
경화제 성분과 관련하여 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%는 다음의 것들, 즉:
(i) 내부에 폴리에스테르 세그먼트, 특히 지방족 폴리에스테르 세그 먼트를 포함하며, 분자량이 500-3,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 것인 폴리이소시아네이트;
(ii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 알 로파네이트형 폴리이소시아네이트; 및
(iii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 우레트디온형 폴리이소시아네이트
로부터 선택된다:
더욱 구체적으로, 적어도 80 중량%, 예컨대 적어도 90 중량%, 및 특히 기본적으로 모든 폴리이소시아네이트는 상기한 (i)-(iii)의 유형 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
현재 선호되는 몇몇 실시상태에서, 경화제는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)에 기반한 폴리이소시아네이트형을 포함한다.
상기 폴리이소시아네이트 유형 (i)-(iii)은 작동시 유연성과 내구성 측면에서 얻어지는 코팅에 소망되는 특성을 제공하는데 특히 적합한 것으로 여겨진다.
첫번째 유형 (i)의 폴리이소시아네이트는 그 내부에 폴리에스테르 세그먼트, 특히 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것을 특징으로 하는데, 분자량은 500-3,000 g/mol, 예컨대 500-2,000 g/mol, 특히 600-1,500 g/mol이고 관능성은 2.0 이상 3.0 미만이며, 특히 관능성은 2.0-2.8이다.
폴리올과 마찬 가지로, 폴리이소시아네이트는 몇몇 구체예에서, "지방족 폴리에스테르 세그먼트"에 더해 - "방향족 폴리에스테르 세그먼트" 역시도 가질 수 있다. "방향족 폴리에스테르 세그먼트"라 함은 -X-C(=O)-O-Y- 및/또는 -X-O-C(=O)-O-Y- 구조 요소를 포괄하며, 여기서 X와 Y 중 적어도 하나는 방향족/헤테로방향족 구조 요소를 나타내는 것이다.
본 발명에서 유용한 유형 (i)의 시판되는 폴리이소시아네이트의 예로는 Desmodur N 3800 (Bayer Material Science) 및 NP 1200 (Mitsui Chemical Polyurethanes Inc.)로부터 선택된 것을 들 수 있다.
폴리이소시아네이트가 상기한 유형 (i)의 폴리이소시아네이트를 포함하는 것인 실시상태에서, 이 폴리이소시아네이트 유형의 폴리올은 좋기로는 포함된 폴리올의 총 중량의 5-50%, 예컨대 15-40%, 특히 25-35%, 특히 30-35%를 구성하는 것이 바람직하다.
두 번째 유형 (ii)의 폴리이소시아네이트는 알로파네이트형이며 분자량이 250-2,000 g/mol 이고, 관능성은 2.0 이상 3.0 미만, 특히 관능성이 2.0-2.8인 것이 특징이다.
"알로파네이트형"이라는 용어는 다음 세그먼트를 함유하는 물질을 가리키는 것이다:
Figure pct00002
식 중 (일반적으로) R, R' 및 R" 각각은 유기 래디칼(예컨대 알킬, 에스테르, 에테르로부터 선택됨)이다. R, R' 및 R" 중 적어도 2개는 전체 관능성이 2.0 이상 3.0 미만에 해당하는 이소시아네이트기를 갖는 것들이다.
본 발명에 사용하기에 유용한, 시판되는 유형 (ii)의 폴리이소시아네이트의 예로는 XP2500 (Bayer Material Science), Desmodur XP 2580 (Bayer Material Science), Basonat HA 100 (BASF), Basonat HA 200 (BASF), Basonat HA 300 (BASF), 및 D 178 N (Mitsui Chemical Polyurethanes Inc.)을 들 수 있다.
폴리이소시아네이트가 상기 유형 (ii)의 폴리이소시아네이트를 포함하는 것인 실시상태에서, 폴리카프로락톤형 폴리올은, 포함된 폴리올의 총 중량의 10-100%, 예컨대 20-100%, 특히 30-100%, 또는 30-90%를 구성하는 것이 바람직하다.
상기 유형 (iii)의 폴리이소시아네이트는 분자량이 250-2,000 g/mol인 우레트디온형이고, 관능성은 2.0 이상 3.0 미만, 특히 관능성이 2.0-2.8이라는 특징을 갖는다.
"우레트디온형"이라는 용어는 다음 세그먼트를 함유하는 물질을 가리킨다:
Figure pct00003
식 중 (일반적으로) 각각의 R은 유기 래디칼(예컨대, 알킬, 에스테르, 에테르로부터 선택된다)로서, 그 중 몇몇은 전체 관능성이 2.0 이상 3.0 미만에 해당하는 1종 이상의 이소시아네이트기를 갖는 것이다.
본 발명에 사용하는데 유용한 유형 (iii)의 시판되는 폴리이소시아네이트의 예로는 Desmodur N 3400 (Bayer Material Science) 및 Desmodur XP 2730 (Bayer Material Science) 중에서 선택된 것을 들 수 있다.
폴리이소시아네이트가 상기 유형 (iii)의 폴리이소시아네이트를 포함하는 것인 실시상태에서, 폴리카프로락톤형의 폴리올은 포함된 폴리올 총 중량의 5-50%, 예컨대 15-40%, 특히 25-35%, 또는 30-35%를 구성하는 것이 바람직하다.
현재 선호되는 실시상태들에 있어서 (그리고 전술한 폴리올과 폴리이소시아네이트의 선택의 결과로서), 폴리우레탄계 코팅 내의 분지도는 높은 분자 이동능을 가능케 할 정도로 낮다. 이것은 필요한 유연성을 얻는데 있어서 유리하다.
폴리우레탄계 코팅 조성물의 제조
폴리우레탄 바인더는 일반적으로 예컨대 가속화제를 비롯한 첨가제, 충전제와 안료 및 용매와 조합하여, 시판되는 폴리올과 포리이소시아네이트로부터 제조된다.
따라서, 베이스(폴리올(들)을 포함한다) 및/또는 경화제(폴리이소시아네이트(들)을 포함한다)는 일반적으로 1종 이상의 다른 구성성분, 예컨대 충전제와 안료, 용매와 첨가제 [예컨대 농후제, 습윤제, 분산제, 새깅방지제(anti-sag agents), 경화방지제(anti-settling agents), 소포제, 안정화제 및 가속화제]를 포함할 수 있다.
충전제와 안료의 예로는 탄산칼슘, 돌로마이트, 탈크, 운모, 황산바륨, 카올린, 실리카, 이산화티타늄, 적색 산화철, 황색 산화철, 흑색 산화철, 카본블랙, 프탈로시아닌 블루 및 프탈로시아닌 그린을 들 수 있다.
또한, 코팅 조성물의 도포를 용이하게 하거나, 구성성분들의 혼합을 용이하게 하기 위해, 일반적으로 1종 이상의 용매를 베이스와 경화제에 보강할 수 있다. 적절한 용매의 예로는 톨루엔, 자일렌 및 나프타 용매를 들 수 있고; 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 디아세톤 알코올과 같은 케톤 및 시클로헥산온; 메톡시프로필 아세테이트, n-부틸 아세테이트 및 2-에톡시에틸 아세테이트와 같은 에스테르; 및 그의 혼합물을 들 수 있다.
1종 이상의 용매는 일반적으로 코팅 조성물 중량에 대하여 0-45 중량%, 예컨대 0-35 중량%, 예컨대 0-18 중량%, 예컨대 0-10 중량%(예컨대 0-5%)의 양으로 존재한다.
몇 가지 실시상태에서, 1종 이상의 용매는 코팅 조성물의 5-45 중량%, 예컨대 10-35 중량%, 예컨대 20-30 중량%의 양으로 존재한다.
그러나, 또 다른 실시상태에서는 코팅 조성물의 나머지 구성성분들의 점도가 낮기 때문에, 용매가 필요 없기도 하다. 따라서, 이러한 경우, 1종 이상의 용매는 코팅 조성물 중량에 대해 0-35 중량%, 예컨대 0-18 중량%, 예컨대 0-10 중량%의 양으로 포함된다 (또는 포함되지 않을 수도 있다). 이들 실시상태의 몇 가지 경우, 용매는 부재한다.
첨가제의 예로는 습윤제와 분산제; 실리콘(silicone) 오일과 같은 소포제; 빛과 열에 대한 안정화제와 같은 안정화제, 예컨대 힌더드 아민 광안정화제(HALS: hindered amine light stabilisers); 습기에 대한 안정화제(수분 스캐빈저), 예컨대 치환된 이소시아네이트, 치환된 실란, 오르토 포름산 트리알킬 에스테르 및 합성 제올라이트; 산화에 대한 안정화제, 예컨대 부틸화된 히드록시아니솔 및 부틸화된 히드록시톨루엔; 농후제 및 경화방지제, 예컨대 오르가노-변형 점토(벤톤), 폴리아미드 왁스 및 폴리에틸렌 왁스를 들 수 있다.
적절한 가속화제의 전형적인 예로는 금속 함유 유기 화합물을 들 수 있다. 본 발명에 사용되기에 유용한 시판되는 가속화제의 예로는 디부틸틴디라우레이트, 비스무쓰 네오데카노에이트 및 아연 옥토에이트를 들 수 있다.
가속화제의 적절한 선택과 그의 양은 당업자의 재량에 달려있다. 따라서, 가속화제를 매우 높은 양으로 적용할 경우, 결과적인 코팅이 너무 부서지기 쉽게 될 것이고, 반대로 가소화제를 매우 적은 양으로 사용하거나 사용하지 않을 경우에는 경화속도에 지장을 받을 것이다. 사실상, 경화는 예컨대 온도 또는 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응성과 같은 다른 변수들이 반응 속도를 증가시키는 환경을 제공하지 않는 한, 일반적으로 가속화제가 존재하지 않으면 지나치게 드리게 진행될 수 있다.
바람직한 몇 가지 실시상태에서, 폴리우레탄 바인더는 1종 이상의 가속화제의 존재 하에 제조된다.
바람직한 몇 가지 실시상태에서, 풍력발전기 블레이드 상에 코팅을 제공하는 코팅 조성물은 다음과 같다:
1종 이상의 폴리올 10-40 중량%, 특히 20-30 중량%;
1종 이상의 폴리이소시아네이트 15-35 중량%, 특히 20-30 중량%;
1종 이상의 가속화제 0.0-0.5 중량%, 특히 0.01-0.2 중량%;
첨가제 5-10 중량%, 특히 6-8 중량%;
충전제 및 안료 5-25 중량%, 특히 10-20 중량%; 및
1종 이상의 용매 10-35 중량%, 특히 20-30 중량%.
또 다른 변형예에서 코팅 조성물은 다음과 같다:
1종 이상의 폴리올 10-50 중량%, 특히 20-35 중량%, 예컨대 20-30 중량%;
1종 이상의 폴리이소시아네이트 15-45 중량%, 특히 20-35 중량%, 예컨대 20-30 중량%;
1종 이상의 가속화제 0.0-0.5 중량%, 특히 0.01-0.2 중량%;
첨가제 5-10 중량%, 특히 6-8 중량%;
충전제 및 안료 5-35 중량%, 특히 10-25 중량%, 예컨대 10-20 중량%; 및
1종 이상의 용매 0-35 중량%, 특히 0-10 중량%.
폴리우레탄계 코팅 조성물의 적용
폴리우레탄 바인더는 베이스 성분(1종 이상의 폴리올을 포함한다)과 경화제 성분(1종 이상의 폴리이소시아네이트를 포함한다)으로부터 제조된다. 실제 실시상태에서, 이들 2 성분들을 일반적인 스프레이 적용을 위해 단일 뱃치에서 혼합하거나 또는 복수개의 구성성분 스프레이 장비가 사용될 경우, 연속식으로 혼합된다. 이들 성분들 중 한 가지 또는 두 가지 모두를 혼합하기 전에 특정 온도 요구사항을 만족하기 위해 예비조건화시킬 수도 있다.
폴리우레탄계 코팅 조성물의 적용은 일반적인 적용법, 예커대 브러시, 롤러, 에어리스(airless) 스프레이, 복수성분 에어리스 스프레이, 가열된 복수성분 에어리스 스프레이등일 수 있다.
코팅 조성물의 적용을 용이화 할 목적에서(예컨대 스프레이, 브러시 또는 롤러 적용 기술에 의해 도포하는 경우), 코팅 조성물은 일반적으로 25-25,000 mPa?s, 예컨대 150-15,000 mPa?s, 특히 200-1,000 mPa?s 범위의 점도를 갖는다. 이와 대조적으로, 분말 코팅에 적용될 코팅 조성물은 고체이며 그 점도는 측정 불가능하다. 청구범위에 따른 본 발명에서, 점도는 ISO 2555:1989에 따라 25℃에서 측정된다.
베이스(1종 이상의 폴리올을 포함한다)와 경화제(1종 이상의 폴리이소시아네이트를 포함한다)는 히드록실기와 이소시아네이트기의 화학 반응을 통한 폴리우레탄 바인더의 형성을 가능케 해주는 적용에 앞서 혼합된다. 이들 두 성분들의 혼합 비율은 올바른 물리적 특징을 갖는 폴리우레탄 바인더를 얻기 위해 주의 깊게 제어되어야 하며, 이를 위해 경화제 성분 중의 이소시아네이트기의 수와 베이스 성분 중의 히드록실기의 수의 비율을 상기와 같이 조절하여야 한다.
혼합비율은 베이스와 경화제 간의 부피비 또는 중량비로서 동정된다. 부피 혼합비는 1:1 내지 10:1, 특히 1:1 내지 4:1인 것이 좋다.
좋기로는, 폴리우레탄계 코팅의 건조필름 두께는 10-1,000 ㎛, 일반적으로 50-300 ㎛인 것이 바람직하다.
또한, 폴리우레탄계 코팅 조성물로 코팅된 풍력발전기 블레이드의 외표면 부분에는 블레이드 선단의 적어도 대부분이 포함되는 것이 좋지만, 풍력발전기 블레이드의 전체표면이 폴리우레탄계 코팅 조성물로 코팅되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 기질의 코팅 방법도 제공하며, 여기서 상기 방법은 다음 단계들, 즉:
(a) 본 발명에 정의된 코팅 조성물을 상기 기질 표면의 적어도 일부분에 적용하는 단계;
(b) 코팅 조성물을 경화시키는 단계
를 포함하여 이루어진다.
코팅 조성물의 적용 후, 코팅 조성물은 좋기로는 90℃ 이하의 온도, 예컨대 70℃ 이하의 온도, 특히 0-45℃의 온도, 예컨대 15-35℃ 범위의 온도에서 경화되는 것이 바람직하다. 코팅 조성물이 경화될 수 있는 실제 온도는 보통 코팅 조성물이 실제로 경화가능한 온도를 하한으로 하고, 기질의 일체성과 하부 코트와의 일체성(integrity)이 손상되는 온도를 상한으로 하여 정해진다. 예를 들어, 풍력발전기 블레이드용으로 사용되는 대부분의 복합물질은 경화 온도가 70℃까지일 수 있는 반면, 알루미늄 기질은 경화 온도가 쉽게 약 90℃까지 될 수 있다. 또 다른 변수는 경화 시간인데 경화 온도가 약 10℃ 증가할 때마다 경화 시간은 2의 배수(factor)만큼 감소하게 된다.
폴리우레탄계 코팅의 바람직한 특성은 - 고도의 유연성에 더해서 - 필름의 응집성(cohesion: 가교 밀도의 결과임), UV-내성, 광택 유지력, 하부 코팅에 대한 밀착성이다.
또 다른 대안적 실시상태
대안적 실시상태에서, 코팅 조성물은 소위 겔-코트로서 도포될 수 있다. 이 실시상태에서, 코팅은 풍력발전기 블레이드 표면 상의 최외곽층일 필요는 없으나, 탑코트에 의해 덮여질 수 있다. 그러나 몇 가지 흥미로운 실시상태에서, 겔-코트는 최외곽층이다.
본 발명의 특정 실시상태
본 발명의 바람직한 한 가지 실시상태에서, 폴리우레탄 바인더는:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0 이상 6.3 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-2,400 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 2.1-2.9의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 80 중량%는: (i) 내부에 폴리에스테르 세그먼트, 특히 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 포함하고, 분자량이 700-1,200 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 2.8 미만인 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분
으로부터 제조되는 것이다.
이 실시상태에서, 상기 1종 이상의 폴리올의 100 중량% 이하는 폴리카프로락톤형일 수 있다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 4.6-6.1이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,800-2,400 g/mol이다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.1-6.2이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,000-2,300 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 5-50 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.4-5.8이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,200-2,100 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 15-40 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.5이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,950 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 23-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.3이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,850 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 30-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시상태에서, 폴리우레탄 바인더는:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0-6.3 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-2,400 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 2.0-2.8의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 90 중량%는: (ii) 분자량이 400-650 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 2.8 미만인 것인 알로파네이트형 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분
으로부터 제조되는 것이다.
이 실시상태에서, 상기 1종 이상의 폴리올의 100 중량% 이하는 폴리카프로락톤형일 수 있다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.7-4.8이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,300-1,800 g/mol이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-6.0이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-2,200 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 10-100 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-5.6이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-2,000 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 20-100 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-5.3이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-1,800 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 30-100 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-2.2이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-500 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시상태에서, 폴리우레탄 바인더는:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0-6.3 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-2,400 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 2.0-2.8의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 90 중량%는: (iii) 분자량이 300-600 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 2.8 미만인 것인 알로파네이트형 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분
으로부터 제조되는 것이다.
이 실시상태에서, 상기 1종 이상의 폴리올의 100 중량% 이하는 폴리카프로락톤형일 수 있다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.1-6.2이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,000-2,300 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 5-50 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.4-5.8이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,200-2,100 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 15-40 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.5이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,950 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 25-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.3이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,850 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 30-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
신규한 코팅 조성물
풍력발전기 블레이드의 폴리우레탄계 코팅 층을 형성하는데 유용한 것들에 대응하는 코팅 조성물들 중 몇몇은 그 자체로 신규하다.
따라서, 본 발명은:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0 이상 8.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-3,000 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 3.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%는:
(i) 내부에 폴리에스테르 세그먼트를 포함하며, 분자량이 500-3,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 것인 폴리이소시아네이트;
(ii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 알 로파네이트형 폴리이소시아네이트; 및
(iii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 우레트디온형 폴리이소시아네이트
로부터 선택된 것인 폴리이소시아네이트 1종 이상으로 이루어진 경화제;
(c) 충전제 및 안료, 첨가제, 가속화제 및 용매로부터 선택된 1종 이상의 추가 성분
을 포함하여 이루어지는 코팅 조성물을 제공한다.
한가지 바람직한 실시상태에서, 본 발명의 조성물은:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0-6.3의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-2,400 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 2.1-2.9의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 80 중량%는: (i) 내부에 폴리에스테르 세그먼트, 특히 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 포함하고, 분자량이 700-1,200 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 2.8 미만인 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분
을 포함하여 이루어진다.
이 실시상태에서, 상기 1종 이상의 폴리올의 100 중량% 이하는 폴리카프로락톤형일 수 있다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 4.6-6.1이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,800-2,400 g/mol이다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.1-6.2이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,000-2,300 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 5-50 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.4-5.8이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,200-2,100 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 15-40 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.5이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,950 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 23-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.3이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,850 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 30-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시상태에서, 본 발명의 조성물은:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0-6.3 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-2,400 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 2.0-2.8의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 90 중량%는: (ii) 분자량이 400-650 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 2.8 미만인 것인 알로파네이트형 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분
을 포함하여 이루어지는 것이다.
이 실시상태에서, 상기 1종 이상의 폴리올의 100 중량% 이하는 폴리카프로락톤형일 수 있다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.7-4.8이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,300-1,800 g/mol이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-6.0이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-2,200 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 10-100 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-5.6이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-2,000 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 20-100 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-5.3이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-1,800 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 30-100 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 2.0-2.2이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 300-500 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시상태에서, 본 발명의 조성물은:
(a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0-6.3 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-2,400 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
(b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 2.0-2.8의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 90 중량%는: (iii) 분자량이 300-600 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 2.8 미만인 것인 알로파네이트형 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분
을 포함하여 이루어지는 것이다.
이 실시상태에서, 상기 1종 이상의 폴리올의 100 중량% 이하는 폴리카프로락톤형일 수 있다.
전술한 실시상태 중 한가지 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.1-6.2이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,000-2,300 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 5-50 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.4-5.8이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,200-2,100 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 15-40 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.5이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,950 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 25-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
전술한 실시상태 중 또 다른 변형예에서, 1종 이상의 폴리올은 평균 관능성이 3.5-5.3이고, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 90 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 갖는 것이며, 분자량은 1,250-1,850 g/mol이고, 상기 1종 이상의 폴리올의 30-35 중량%는 폴리카프로락톤형이다.
본 발명의 코팅 조성물은 좋기로는 50℃ 이하의 온도, 특히 35℃ 이하의 온도에서 경화가능한 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 코팅 조성물은 경화하는데 있어서, 이소시아네이트기의 제공을 위하여 열분해되는 부분의 존재를 필요로 하지 않는다.
실험예
강우 침식 테스트( RET : Rain Erosion Test )
풍력발전기 블레이드는 그 수명기간 내내, 빗방울, 분진 입자, 우박, 곤충 등과의 충돌로 인하여 반복적으로 침식되게 된다. 이러한 침식에 대한 노출을 견딜 수 있는 능력은 코팅, 특히 풍력발전기 블레이드의 선단의 코팅에 있어서 기본적으로 요구되는 성질이다.
강우 침식 테스트는 풍력발전기 블레이드의 선단의 코팅의 침식방지 특성을 평가하는데 있어서 가장 적합한 테스트 방법인 것으로 널리 인정되고 있다. 그 개념은 빠른 속도로 움직이는 테스트 대상의 코팅된 표면에 물을 분무함으로써, 빗방울, 분진 입자, 우박 등과의 충돌에 의하여 야기되는 침식 효과를 시뮬레이션하는 것이다.
풍력발전기 블레이드 선단을 시뮬레이션하는 23 cm 길이의 피검체(곡률반경: 8-9 mm)를 테스트하고자 하는 폴리우레탄계 코팅 조성물 200-300 ㎛(건조 필름 두께)으로 코팅한다. 코팅된 조성물을 2일간 50℃에서 경화시켜 (가속 조건) 폴리우레탄 바인더를 완전하게 경화시킨다(코팅 조성물은 이보다 훨씨 낮은 온도에서도 경화될 수 있었지만, 경화를 가속화시키기 위하여 테스트 목적에서 50℃를 선택하였음을 이해하여야 한다).
이어서 3종의 피검체를 3개의 블레이드가 달린 수평 로터에 장착한다. 이 로터는 조절된 속도로 스핀하는데, 로터 축에 가장 가까운 120 m/s 내지 로터 축으로부터 가장 먼 160 m/s에 이르는 피검체 속도를 야기한다. 도 3 참조.
테스트 도중, 직경이 조절된 (1-2 mm) 물방울들을 로터 상에 그리고, 코팅 표면에, 조절된 일정 속도 (30-35 mm/h)로 균일하게 분무한다.
매 30분마다, 로터를 정지시키고 피검체 선단의 코팅 표면의 흠결 여부를 육안으로 검사한다.
1½ 시간 노출 후 140 m/s 이하의 속도에서 (도 3 참조), 피검체 선단의 코팅에 최소한의 손상 또는 육안검사시 아무런 손상도 없는 것을 허용 기준으로 사용하였다. 고성능 코팅은 3시간 노출 후 140 m/s 이하의 속도에서 피검체 선단의 코팅 표면에 육안관 찰 가능한 손상이 전혀 없었다 (140 m/s는 11.5 cm의 "손상 부분의 길이"와 동일한 것이다. 실시예 2 및 도 1 및 도 2 참조).
실시예 1 - 코팅
Figure pct00004
레퍼런스 코팅 1-4, 6 및 7 각각의 경화제 성분은 3가지 특정 유형의 폴리이소시아네이트 (유형 (i) - (iii))를 70 중량% 이하로 함유한다. 실제로, 레퍼런스 코팅 1, 2, 4, 6 및 7은 유형 (i) - (iii)의 폴리이소시아네이트를 함유하지 않는 반면, 레퍼런스 코팅 3만은 유형 (i)의 폴리이소시아네이트를 40 중량% 함유한다. 레퍼런스 코팅 5는 폴리우레아계 코팅이다.
Figure pct00005
코팅 조성물은 당업자에게 잘 알려진 바와 같이 구성성분들을 단순히 혼합하는 방식에 의하여, 즉, 베이스와 경화제를 형성한 다음, 이어서 베이스와 경화제를 혼합하여 분무가능한 조성물을 형성함으로써 제조하였다.
실시예 2 - 강우 침식 테스트 (RET)
Figure pct00006
"손상된 부분의 길이"라는 용어는 피검체의 최고속도로 움직이는 부분으로부터, 로터 축에 가장 가까이 위치하는 육안관찰가능한 손상 부위까지의 거리를 의미하는 것이다. 이것은 코팅이 이 부분으로부터 반드시 완전히 제거될 것을 의미하는 것은 아니다. 모델 코팅 5가 이러한 예이다.
모델 코팅 5는 4시간 동안 육안관찰 가능한 손상이 전혀 없었음을 나타낸다. 5시간 후 국부적인 약함(a local weakness)으로 인하여, 피검체의 최고속도로 움직이는 부분으로부터 9 cm 거리에 작은 손상이 야기되었다. 11 시간 후 이 손상은 단지 0.5 cm 더 커졌을 뿐이다. 따라서, 5시간 후에 관찰된 손상은 피검체의 최고 속도로 움직이는 부분으로부터 9 cm 거리의 코팅에서의 흠결(예컨대 기포)로 인한 것이지, 코팅 소재 자체의 약함에 기인한 것은 아닌 것으로 추정된다. 실제로, 9 cm 거리에서의 손상을 제외하고, 모델 코팅 5는 최고의 성능을 나타내었다.
강우 침식 테스트의 결과를 도 1과 도 2에 도시하였다.

Claims (11)

  1. 외표면의 적어도 일부에, 최외곽층으로서 폴리우레탄계 코팅을 갖는 풍력발전기 블레이드로서, 상기 코팅은 하기 (a) 베이스 성분 및 (b) 경화제 성분으로부터 제조된 풀리우레탄 바인더, 즉:
    (a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0 이상 8.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-3,000 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
    (b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 3.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량% , 특히 적어도 70 중량%는:
    (i) 내부에 폴리에스테르 세그먼트를 포함하며, 분자량이 500-3,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 것인 폴리이소시아네이트;
    (ii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 알 로파네이트형 폴리이소시아네이트; 및
    (iii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 우레트디온형 폴리이소시아네이트
    로부터 선택된 것인 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분
    으로부터 제조된 폴리우레탄 바인더
    를 포함하는 것인 풍력발전기 블레이드.
  2. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폴리우레탄 바인더는 1종 이상의 가속화제의 존재 하에 제조되는 것인 풍력발전기 블레이드.
  3. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 경화된 코팅의 두께는 20-1,000 ㎛, 일반적으로 50-300 ㎛인 것인 풍력발전기 블레이드.
  4. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 경화제 성분 중의 이소시아네이트기의 수 대 베이스 성분 중의 히드록실기의 수의 비율은 80:100 내지 160:100의 범위인 것인 풍력발전기 블레이드.
  5. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 경화제 성분은 헥사메틸렌 디이소시아네이트에 기초한 폴리이소시아네이트형을 포함하는 것인 풍력발전기 블레이드.
  6. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 외표면의 코팅된 부분은 블레이드의 선단의 적어도 대부분을 포함하는 것인 풍력발전기 블레이드.
  7. (a) 1종 이상의 폴리올로 이루어진 베이스 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리올은 2.0 이상 8.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리올의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량%, 특히 적어도 70 중량%는 그 내부에 지방족 폴리에스테르 세그먼트를 가지며 분자량은 300-3,000 g/mol인 폴리올로 이루어진 베이스 성분; 및
    (b) 1종 이상의 폴리이소시아네이트로 이루어진 경화제 성분으로서, 여기서 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트는 3.0 미만의 평균 관능성을 가지며; 상기 1종 이상의 폴리이소시아네이트의 적어도 50 중량%, 예컨대 적어도 60 중량% , 특히 적어도 70 중량%는:
    (i) 내부에 폴리에스테르 세그먼트를 포함하며, 분자량이 500-3,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 것인 폴리이소시아네이트;
    (ii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 알 로파네이트형 폴리이소시아네이트; 및
    (iii) 분자량이 250-2,000 g/mol이고 관능성이 2.0 이상 3.0 미만인 우레트디온형 폴리이소시아네이트
    로부터 선택된 것인 폴리이소시아네이트 1종 이상으로 이루어진 경화제 성분;
    (c) 충전제 및 안료, 첨가제, 가속화제 및 용매로부터 선택된 1종 이상의 추가 성분
    을 포함하여 이루어지는 코팅 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 점도가 150- 15,000 mPa?s인 것인 코팅 조성물.
  9. 제7-8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 50℃ 이하의 온도에서 경화가능한 것인 코팅 조성물.
  10. 제7-9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 1종 이상의 용매를 0-45 중량% 함유하는 것인 코팅 조성물.
  11. 기질의 코팅 방법으로서, 이 방법은:
    (a) 제7-9항 중 어느 하나의 항에 기재된 코팅 조성물을 상기 기질 표면의 적어도 일부분에 적용하는 단계;
    (b) 상기 코팅 조성물을 90℃ 이하의 온도에서 경화시키는 단계
    를 포함하여 이루어지는 것인 기질의 코팅 방법.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010044935A1 (de) 2010-09-10 2012-03-15 Basf Coatings Gmbh Erosionsschutz-Beschichtungszusammensetzungen
US8765228B2 (en) 2011-12-02 2014-07-01 Ppg Industries Ohio, Inc. Method of mitigating ice build-up on a substrate
EP2849937A4 (en) 2012-05-15 2016-03-23 3M Innovative Properties Co POLYURETHANE BASED COATINGS FOR ROTOR BLADES
ES2435474B1 (es) * 2012-06-15 2014-10-21 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Método de optimización de la eficiencia de las palas de un aerogenerador
CN102796446B (zh) * 2012-08-10 2014-12-17 中山大桥化工企业集团中山智亨实业发展有限公司 一种抗风沙特种叶片涂料
WO2015111709A1 (ja) * 2014-01-24 2015-07-30 関西ペイント株式会社 耐衝撃性を有する塗膜を形成するための塗料組成物
CN105992785B (zh) 2014-02-13 2019-06-21 巴斯夫涂料有限公司 双组分涂料组合物和由其制备的高抗腐蚀性涂层
EP2937368A1 (de) 2014-04-24 2015-10-28 BASF Coatings GmbH Wässrige zweikomponenten-beschichtungszusammensetzungen und daraus hergestellte beschichtungen mit hoher erosionsbeständigkeit
BR112016030677B1 (pt) 2014-07-02 2022-02-08 Akzo Nobel Coatings International B.V Composição de revestimento com dois componentes, e método para produzir um revestimento sobre um substrato
JP2018503775A (ja) 2014-11-10 2018-02-08 ポリテック エー／エス ポリウレタン材料、かかる材料を作るための方法、及び風力タービン翼のための保護カバー
MA40790B1 (fr) * 2015-02-10 2018-11-30 Basf Coatings Gmbh Compositions de revêtement bicomposant et revêtement destinés à l'amélioration de la résistance à l'érosion réalisés à partir de ces compositions
ES2795700T3 (es) 2016-05-31 2020-11-24 Akzo Nobel Coatings Int Bv Masilla bicomponente, método para recubrir un sustrato con dicha masilla, sustratos recubiertos con dicha masilla y uso de dicha masilla para mejorar la resistencia a la erosión
EP3357953A1 (en) * 2017-02-06 2018-08-08 Nitto Denko Corporation Composition and method for prevention of leading edge erosion in wind turbines
DE102017003034A1 (de) * 2017-03-29 2018-10-04 Mankiewicz Gebr. & Co. Gmbh & Co. Kg Beschichtungsstoffzusammensetzung, daraus hergestellte Beschichtungen und deren Verwendung als Erosionsschutz
FR3075803B1 (fr) * 2017-12-21 2020-01-03 Arianegroup Sas Substrat revetu par une couche de protection contre l'erosion
WO2019175344A1 (de) * 2018-03-15 2019-09-19 Covestro Deutschland Ag Lagerstabile pigmentierte isocyanatgruppen-haltige formulierungen und deren verwendung
EP3818117B1 (en) 2018-07-02 2022-07-27 Akzo Nobel Coatings International B.V. Two-component solvent-based coating composition, method for coating a substrate, coated substrate, and use of such coating composition for improving erosion resistance
US20210363382A1 (en) 2018-09-20 2021-11-25 Akzo Nobel Coatings International B.V. Two-component coating composition, method for coating a substrate, coated substrate, and use of such coating composition for improving erosion resistance
EP3647334A1 (en) 2018-10-30 2020-05-06 Aerox Advanced Polymers, SL. Leading edge protection composition and uses thereof
BR112021026178A2 (pt) 2019-06-28 2022-02-15 Hempel As Uso de composições de revestimento para pás de turbina eólica

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4859791A (en) 1987-03-03 1989-08-22 Mobay Corporation High solids polyester polyols
US4824926A (en) 1987-12-16 1989-04-25 Ppg Industries, Inc. Bilayer windshield with an abrasion and solvent resistant polyurethane protective coating
US5124385A (en) 1988-06-16 1992-06-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Polyurethane self-priming topcoats
BE1002762A7 (nl) 1989-01-20 1991-05-28 Recticel Werkwijze voor het bereiden en toepassen van verspuitbaar lichtstabiel polyurethaan.
US5656677A (en) 1989-01-20 1997-08-12 Recticel Method for preparing and applying a sprayable, light stable polyurethane
JP3365847B2 (ja) 1994-02-17 2003-01-14 日本ペイント株式会社 耐チッピング性塗料組成物及び耐チッピング性複合塗膜の形成方法
JP4147003B2 (ja) 1998-12-09 2008-09-10 アロイス・ヴォベン 風力装置用ロータブレード
DE19860041A1 (de) * 1998-12-23 2000-06-29 Basf Ag Durch Addition an Isocyanatgruppen als auch durch strahlungsinduzierte Addition an aktivierte C-C-Doppelbindungen härtbare Beschichtungsmittel
EP1038897A3 (en) 1999-03-23 2001-10-04 Air Products And Chemicals, Inc. Polyaspartic esters containing additional isocyanate-reactive functionality for spray polyurea coatings
DE19929064A1 (de) * 1999-06-25 2000-12-28 Bayer Ag Verfahren zur Herstellung Uretdiongruppen aufweisender Polyadditionsverbindungen
DE60229872D1 (de) 2001-09-20 2008-12-24 Asahi Kasei Chemicals Corp Polyisocyanatzusammensetzung mit allophanatgruppe
RU2215012C2 (ru) 2001-11-27 2003-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" Состав для защиты полимерных композиционных материалов
DE10334723A1 (de) 2003-07-30 2005-02-24 Bayer Materialscience Ag Neue Bindemittelkombination für hochbeständige Kunststofflacke
DE10344379B4 (de) 2003-09-23 2008-09-11 Mankiewicz Gebr. & Co (Gmbh & Co Kg) Verwendung einer Zweikomponenten-Zusammensetzung zur Herstellung von flexiblen Polyurethan-Gelcoats für Kunstharz-Verbundwerkstoffe, Verfahren zur Herstellung der Verbundwerkstoffe und Verbundwerkstoffe
CA2559031C (en) 2004-03-22 2010-06-01 Vestas Wind Systems A/S Mould for preparing large structures, methods of preparing mould and use of mould
JP4707013B2 (ja) 2004-11-01 2011-06-22 日本ポリウレタン工業株式会社 ポリウレタン塗料組成物
DE102005008930A1 (de) * 2005-02-24 2006-08-31 Basf Ag Mit strahlungshärtbarem Polyurethan zumindest partiell umhüllte Pigmente, ihre Herstellung und Verwendung
JP5769359B2 (ja) * 2005-02-24 2015-08-26 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアＢａｓｆ Ｓｅ 放射線硬化な水性ポリウレタン分散液
JP2006328252A (ja) 2005-05-27 2006-12-07 Nippon Polyurethane Ind Co Ltd ポリウレタン塗料組成物
DE102005060828A1 (de) 2005-12-20 2007-06-28 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung von Polyadditionsverbindungen
US7662433B2 (en) * 2006-09-15 2010-02-16 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Abrasion and/or scratch resistant article comprising an impact resistant photochromic polyurethane coating, and process of preparation thereof
CA2633871A1 (en) 2007-06-06 2008-12-06 The Sherwin-Williams Company Sprayable vehicle bedliner compositions and methods of application
US20090220795A1 (en) 2008-02-29 2009-09-03 Ppg Industries Ohio, Inc. Composites comprising a multi-layer coating system

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