WO2018073460A1

WO2018073460A1 - Composición polimérica propiedades antihielo y de autolimpieza

Info

Publication number: WO2018073460A1
Application number: PCT/ES2016/000114
Authority: WO
Inventors: Rosario Martinez Ortigosa; Jose Luis Gonzales Moral; Xinghua Wu; Pushkar KANHERE; Jeffrey Weng Chye HO; Srikanth Narasimalu; Zhong Chen
Original assignee: Gamesa Innovation & Technology, S.L.; Nanyang Technological University
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2018-04-26
Also published as: US10851265B2; EP3553141B1; CN110114425A; US20190233675A1; EP3553141A1; EP3553141A4

Abstract

La invención se refiere a una composición polimérica útil para prevenir la deposición o aparición de escarcha o de hielo en la superficie de las palas de generadores de turbina eólica presentes en climas fríos o a gran altitud. Además de la capacidad antihielo, la composición polimérica de la invención impide la deposición de suciedad, es decir, que tiene propiedades de autolimpieza.

Description

COMPOSICIÓN POLIMÉRICA PROPIEDADES ANTIHIELO Y DE AUTOLIMPIEZA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo de las composiciones antihielo, mis particularmente, se refiere a una composición polimérica útil para prevenir la deposición o aparición de escarcha o de hielo en la superficie de los artículos presentes en climas fríos o a gran altitud. La composición de la invención es especialmente adecuada para el recubrimiento de paias de generadores de turbina eóiica. Además de la capacidad antihielo de ia composición polimérica de la presente invención impide la deposición de suciedad, es decir, que tiene propiedades de autolimpieza. La invención también se relaciona con un procedimiento para aportar propiedades, antihielo y de autolimpieza a un artículo, así como a un artículo recubierto con la composición polimérica de la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las turbinas eóiicas instaladas en climas fríos, grandes altitudes, cerca de vertederos, etc. están expuestas a problemas de suciedad, formación de escarcha y hielo y aumento de problemas que implican la modificación del perfil de las palas con la consiguiente pérdida de producción de energía, disminuyendo el rendimiento generado durante el funcionamiento del generador de turbina eóiica (aerogeneradores), debido a estas condiciones atmosféricas indeseables. Incluso una pequeña capa de escarcha/suciedad puede suponer una importante disminución de la producción de energía.

Este fenómeno afecta al rendimiento de una turbina eólica de diferentes maneras. El hielo y ia lluvia causan efectos graves en ia aerodinámica y, por tanto, en la carga y ia potencia de salida de la turbina. Especialmente grandes masas de hielo sobre la estructura pueden cambiar las frecuencias naturales de componentes de la turbina eóiica y cambiar el comportamiento dinámico de toda la turbina de la reduciendo ia producción energética anual (PEA) y afectando negativamente a la curva de potencia.

Además, el sistema de control también puede verse afectado. La parada del rotor puede ocurrir antes debido a la modificación de la forma aerodinámica, el control de paso eléctrico o hidráulico puede cambiar su configuración. Los instrumentos de control congelados o helados dan información errónea al sistema de control y supervisión de la turbina. Por otra parte, si la curva de potencia es demasiado baja, la adhesión del hielo puede incluso generar paradas no programadas, lo que afecta en gran medida a la producción de energía.

Además, la integridad estructural de ia propia turbina puede verse afectada per el desequilibrio del peso debido a la formación asimétrica de hielo, por resonancias causadas por las frecuencias naturales modificadas de los componentes o por el aumento de las cargas de fatiga diseñadas y las paradas no programadas de producción con el aumento de ios gastos operativos correspondientes.

La seguridad de la turbina eólica, así como la proximidad en el sitio también se ven afectados por la formación de hielo o en general por el funcionamiento en climas fríos. Los fragmentos de hielo lanzados o incluso la caída de grandes trozos de hielo desde el rotor pueden dañar a las personas o los animales o dañar a los objetos.

Durante el funcionamiento del aerogenerador y de acuerdo con las condiciones atmosféricas, los perfiles de las palas pueden modificarse con la consiguiente pérdida de producción de energía debida a la disminución del rendimiento. La pérdida del perfil aerodinámico original en las palas se produce por ia acumulación de sustancias indeseables en las palas, cambiando su rendimiento, como el polvo, la acumulación de hielo, etc.

Hasta ahora se han desarrollado diferentes soluciones o estrategias en la industria eólica en relación con el hielo:

* Estrategias para evitar la acumulación de hielo, sistemas "antihielo"

* Estrategias para eliminar el hielo una vez formado, sistemas "deshielo"

En ambos casos, los sistemas se han dividido en:

* Sistemas pasivos, estos sistemas dependen de las propiedades físicas de la superficie de la pala

* Sistemas activos, estos sistemas requieren sistemas externos y la aplicación de energía (térmica, química, etc.) Hasta la fecha, en las turbinas eóíicas solo se han validado con éxito soluciones activas ya que las soluciones pasivas no cumplen con los requisitos para palas de aerogeneradores en relación con la resistencia a la erosión o la durabilidad, Las soluciones activas tienen la desventaja sin embargo de que implican el consumo de energía y, por otra parte, que no se pueden reparar en el campo. En caso de cualquier daño, es necesario desmontar la pala y llevar a cabo ia reparación en fábrica.

Por lo tanto, la industria está buscando soluciones pasivas que no impliquen un consumo de energía y que mantengan las propiedades de la superficie para proteger la pala contra la erosión. UV, etc,

Las soluciones actuales de autolimpieza tienen el mismo problema. No hay soluciones comerciales en el mercado que cumplan todos los requisitos de las palas de aerogeneradores en relación con la erosión y resistencia al envejecimiento.

La presente invención proporciona una solución para estos inconvenientes. La invención proporciona un sistema pasivo antihielo basado en una composición polimérica capaz de prevenir la formación de hielo en las palas, una vez que se aplica en su superficie. Además, ia composición polimérica de ia invención también impide ia deposición de suciedad y como tal tiene propiedades de autolimpieza. Además, la composición polimérica de la invención cumple con las normas de erosión, envejecimiento y resistencia UV requeridas por el mercado

Finalmente, aunque la composición de la invención se ha desarrollado específicamente para la prevención de la deposición de hielo y la suciedad en aerogeneradores, y más especialmente en las palas de los aerogeneradores, puede aplicarse a la superficie de cualquier artículo que tenga que estar en climas fríos, en condiciones de congelación, para evitar la deposición de hielo y suciedad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1 : micrografias electrónicas del recubrimiento resultante del uso de FR1 y FR2 (de izquierda a derecha, respectivamente). Figura 2: es una fotografía de una gofa de agua en la superficie de los tres recubrimientos analizados, recubrimiento de PU (figura 2A), recubrimiento FR1 (figura 2 B) y recubrimiento FR2 (figura 2C). Se puede observar claramente que el ángulo de contacto con el agua es mucho mayor en las composiciones FR1 y FR2 que en el recubrimiento de PU.

Figura 3: micrografia óptica de una prueba de corte cruzado de FR1 y FR2 (de Izquierda a derecha, respectivamente), Figura 4: prueba de acumulación de suciedad de ia muestra FR1.

Figura 5: prueba de acumulación de suciedad de ia muestra FR2.

Figura 6: Porcentaje de acumulación de hielo para ia muestra FR1 en ángulos de 45 ° y 25 °,

Figura 7: Porcentaje de acumulación de hielo para la muestra FR2 en ángulos de 45 °. Figura 8: Efecto del desgaste por UV en la prueba de acumulación de suciedad.

Figura 9: Efecto del desgaste por UV en la prueba de acumulación de hielo.

Figura 10: Efecto de la abrasión en el ángulo de contacto y la consecuente pérdida de peso (prueba independiente: no hay presión aplicada sobre las muestras; no sujetar con la mano).

Figura 11: Efecto de la abrasión en la prueba de acumulación de hielo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El objetivo principal de la invención es una composición polimérica con propiedades antihielo y de autolimpieza para el recubrimiento de superficies que comprenden, basándose en el peso total de la composición:

- del 20 % al 25 % en peso de una matriz polimérica híbrida de siloxano y epoxi; - del 1 , 5 % al 3,5 % en peso de un aditivo hidrófobo a base de polidimetilsiloxano;

- del 3 % al 15 % en peso de nanopartícuias de síüce;

- del 45 % al 60 % en peso de un disolvente orgánico;

- del 1 % al 2 % en peso de un aditivo protector UV;

- del 10 % al 13 % de un agente de curado o una mezcla de agentes de curado.

En un modo de realización más particular, la composición polimérica de ia invención comprende, basándose en el peso total de la composición:

- del 22 % ai 24 % en peso de una matriz poümérica híbrida de siloxano y epoxi;

- del 2 % al 3 % en peso de un aditivo hidrófobo a base de polidimetilsiloxano;

- del 10 % al 12 % en peso de nanopartícuias de sílice;

- del 48 % al 53 % en peso de un disolvente orgánico;

- del 1 % al 2 % en peso de un aditivo protector UV;

- del 11 % al 12 % de agentes de curado,

De ahora en adelante, podemos referirnos indistintamente a las composiciones anteriormente mencionadas como la composición de ia invención.

La composición de la invención es directamente aplicable a la superficie del artículo sobre el que se pretender aplicar las propiedades antihielo y de autolimpieza y el curado de la composición tiene lugar en condiciones de temperatura ambiente. Un elemento esencial de ia composición es el polímero híbrido de siloxano y epoxi. Esto forma la matriz básica de la composición poümérica y actúa como soporte para los elementos restantes que aportan al mismo tiempo la dureza al recubrimiento una vez curado. Se ha demostrado que la dureza y adhesión del recubrimiento polimérico están fuertemente correlacionadas con la cantidad de endurecedor (agente de curado) usada,

Por ello es de vital importancia usar los agentes de curado dentro del intervalo de las cantidades exactas explicadas anteriormente, de otro modo, las composiciones no tendrán las propiedades mecánicas adecuadas para su uso previsto, En el contexto de ia invención, varios endurecedores o agentes de curado son adecuados para llevar a cabo la reacción de curado. En un modo de realización en particular, el agente de curado puede seleccionarse de silanos aminosustituidos como AMEO, AMMO, GLYMO, DAMO; aminas cicíoailfáticas; aminas alifáticas; amidoaminas; poliamidas; aminoetilaminopropiltrimetoxísilanp; o combinaciones de los mismos.

El aditivo a base de siíoxano poli-dimetil es el principal elemento que aporta las propiedades antihíelo y de auíoümpieza a la composición. Las propiedades hidrófobas de este elemento proporcionan repelencia al agua que evita el depósito de agua en la superficie del recubrimiento una vez que se cura la composición. Como se evita la deposición de agua en la superficie del recubrimiento, la congelación no se produce y se evita la presencia de hielo. Del mismo modo, la presencia de aditivo a base de polidimetilsiloxano evita que la suciedad se disuelva en el agua y se pueda depositar en la superficie del recubrimiento polimérico, dando asi la capacidad de autolimpieza a la composición polimérica. Los inventores no solo han encontrado que el aditivo a base de polidimetilsiloxano proporciona muy buena repelencia al agua con un ángulo de contacto de agua mayor que 105° y unas propiedades de deslizamiento del agua apropiadas, sino que además, han encontrado que las propiedades mecánicas de dureza y adhesión del recubrimiento poliméricQ no se ven afectadas. Otro elemento de la composición son las nanopartículas de sílice. Este elemento actúa como material de relleno dentro de la composición y también aporta hidrofobicidad a la composicion. Proporciona una mayor dureza y módulo y aporta rugosidad a la superficie del recubrimiento. Por otra parte, debido a su propiedad hidrófoba, que también contribuye a mejorar las propiedades antihíelo y de autolimpieza de la composición. El tamaño de las nanopartículas de sílice usadas en la presente invención oscila de 10 a 300 nm. Las nanopartículas pueden tener todas diámetros similares o se puedan usar mezclas de nanopartículas de sílice con diámetros dentro del intervalo de 10 a 300 nm. La presencia de nanopartículas de sílice dentro de la composición en las cantidades explicadas anteriormente asegura un equilibrio adecuado entre mantener el ángulo de contacto de agua más alto sin agrietarse y salvaguardar las buenas propiedades de adhesión del recubrimiento.

La composición también contiene aditivos protección UV que mejoran la resistencia a la intemperie de la composición mediante el aumento de la resistencia UV. Como consecuencia de la presencia de estos elementos, se evita el cambio en el color de la matriz debido a la radiación UV y, además, reduce la fragilidad del recubrimiento mientras se mantiene la adherencia. En un modo de realización en particular de la invención el aditivo de protección UV se selecciona de alquilo o aminoéler fotoestabiiizadores a base de derivados de amina, como Tinuvin 292, Tinuvin 123, Tinuvin 152, SABO STAB UV65, ADK STAB LA-7; benzofenona-n; benzotriazoles; extintores; dispersiones estabilizadores de luz negro de carbón; láminas de grafeno: o partículas de Ti0₂ a nanoescala.

Finalmente, el último elemento de la composición es el disolvente en el que sirve para la dispersión de ios diferentes elementas de la composición. Cualquier disolvente que favorece la reacción de curado del polímero es adecuado en el contexto de la invención. Idealmente, el disolvente debe ser adecuado para fabricar la composición polimérica pulverizable. En este sentido, en un modo de realización en particular, el disolvente se selecciona de acetato de t-butiio, acetato de butilo, THF, DMF, tolueno, alcohol isopropíiico, metanol, etanol, 1 -propanol, n-butanol, 1 -pentanol, 1 -hexanol, 1 - heptanol, 1 -octanol. El disolvente más preferente para su uso en el contexto de la presente invención es el acetato de t-butiio.

Otro aspecto de la invención es un procedimiento para aportar propiedades antihielo y de autolimpieza a un artículo que comprende el recubrimienío de la superficie de dicho artículo con la composición polimérica de la invención.

El recubrimiento de la superficie del artículo puede llevarse a cabo por cualquier procedimiento comúnmente conocido, como por inmersión, pulverización, centrifugado o recubridores con o sin giro, aplicación de espuma con prensa, rodillo, o brocha, deslizamiento por levitacíón magnética o un procedimiento de recubrimiento deslizante relacionado. El procedimiento de aplicación preferente de la composición polimérica de la invención es por pulverización. Aunque la composición polimérica de la invención ha sido específicamente diseñada para la protección de turbinas eÓlicas de la pala del aerogenerador contra el hielo y la suciedad y, por supuesto esta es la aplicación preferente, el procedimiento descrito en el presente documento permite aportar propiedades antihielo y de autolimpieza a la superficie de cualquier artículo que tenga que estar de pie al aire libre en climas fríos o bajo cualquier tipo de condiciones de congelación. En particular, a parte de las palas de una turbina eóiica, la composición polimérica puede usarse de acuerdo con el procedimiento descrito en el presente documento para aportar propiedades antihielo y de autoíimpieza de superficies de barquilla, cubierta de cubos, sensores, motores, ventanas, tubos de metal, barcos, aeronaves, instalaciones de deportes de invierno, techos, paneles solares, gafas, cascos, ferrocarril, lámparas, paneles de exposición, tiendas de campaña, etc.

Como consecuencia, es otro aspecto de la invención, un articulo recubierto con la composición polimérica de ía invención. Por io tanto, de acuerdo con este aspecto, el articulo puede ser cualquiera de una pala de generador de turbina eólica, superficies de cubos, cubierta de cubos, sensores, motores, ventanas, tubos de metal, barcos, aviones, instalaciones de deportes de invierno, techos, paneles solares, gafas, cascos, ferrocarril, lámparas, paneles de exposición, tiendas de camparla. En un modo de realización preferente, el artículo es una pala de generador de turbina eóiica.

Los siguientes ejemplos son simplemente ilustrativos de determinados modos de realización de la invención y no se pueden considerar como restrictivos en modo alguno.

EJEMPLOS

En los ejemplos de esta sección se han utilizado varios productos químicos. He aquí una breve descripción de cada uno de ellos:

SILÍKOPON forma la matriz de los recubrimientos. Es un híbrido de siloxano y epoxi. La presencia de siloxanos hace que se aproxime más a la formulación sol-gel y permite el uso de diversos aditivos que pertenecen a la familia del siloxano. Silikopon es fabricado y suministrado por Evonik.

AMEO es el endurecedor utilizado para curar Siiikopon. Ameo es suministrado por Evonik.

Syigard es un elasfómero comercial fabricado por Dow Chemicals. Su componente principal es polidimetoxisilano(PDMS). Se presenta en forma de Parte A y Parte B, en la que la Parte B es el agente de curado para eí elastómero. PDMS es de naturaleza hidrófoba y aporta propiedades no humectantes.

Tinüvsn es un aditivo para mejorar la estal: ae los recubrimientos contra exposición UV, suministrado por CIBA.

Las nanopartícufas de Sl0₂ con diferentes tamaños de partícula (Aerosil R972: 10 a 20 nm y Aerosii R812: 200-3G0 nrr¡) se añadieron a la capa para aportar dureza y la cantidad correcta de rugosidad superficial. Aerosil (R972, R812): es una sílice hidrófoba suministrada por Evonik Industries. La molécula de funcionalizacífin es diferente para R972 y R812s.

Eíamefo 1 ; Preparación de jas formulaciones

Se desarrollaron las dos > composiciones > poliméricas siguientes:

Formulaclón de recubrimiento 2 (FR2): este recubrimiento tiene PDMS como aditivo principal para reducir la energía superficial y contiene nanopartículas de sílice de 20 nm 200 nm en combinación.

Para ia preparación de ios recubrimientos, se combinan los componentes Siiikopon Parte A y Syigard 184 Parte A y se mezclan a fondo, también se añade a la mezcla el aditivo Tinuvin.

Se añaden al disolvente las nanopartículas de sílice y se suspenden usando un sistema de mezcla de alta energía (sonicacion ...)

Se combinan ambas soluciones y se añaden a la mezcla los endurecedores para Sillkopon (AMEO) y Syigard (Syigard B) .

La solución final se homogeneiza en un mezclador Tinky durante 10-40 minutos.

Ejemplo 2: Propiedades del recubrimiento

2,1 Propiedades físicas

El espesor se determiné midiendo el espesor total de ias muestras con un micrómetro Deep Throat en varios puntos.

La rugosidad se mide utilizando un perfilador de superficie y promediando ios resultados de varias mediciones. El ángulo de contacto con el agua y los ángulos de rodadura se determinaron utilizando un OCAS 20 de Dataphysics.

Las pruebas físicas como el grosor promedio la rugosidad superficial medía, el ángulo de contacto con el agua, y el ángulo de rodadura se llevaron a cabo en los recubrimientos. Las micrografías electrónicas (Figura 1) muestran microestructuras uniformes y la presencia de porosidad en ambas composiciones FR1 y FR2. Las propiedades físicas de los recubrimientos se presentan en la Tabla 1 , donde varias propiedades físicas de FR1 y FR2 se comparan con un recubrimiento de referencia de poliuretano de uso general como recubrimiento para palas de aerogeneradores. Ambos recubrimientos FR1 y FR2 muestran un comportamiento superhidrófobo y ía sombra de la gota de agua en ángulos inferiores (véase también la figura 2).

Tabía 1 : Propiedades físicas de los recubrimientos

Información adicional sobre las propiedades físicas

* El espesor es de acuerdo con la figura de la sección transversal de microscopía electrónica de barrido, el espesor controlado que se puede obtener es de 20 a 50 micrómetros. * La rugosidad se midió mediante un perfilador de superficie. La solución utilizada para pulverizar el recubrimiento contiene alrededor de 50 % a 60 % de contenido de sólidos en volumen.

2.2 Propiedades mecánicas

2.2.1 Prueba de corte cruzado

Tanto Sos recubrimientos superhidrófobos FR1 y FR2 demostraron buena adherencia al sustrato epoxi y se logró una clasificación de 5. Las imágenes ópticas (Figura 3) muestran que el fracaso de los recubrimientos (bordes del cuadro) no es un fallo frágil, lo que indica una buena adhesión al sustrato y ia naturaleza no quebradiza del recubrimiento.

La prueba de cortes cruzados se lleva a cabo de acuerdo con la norma ISO 2409.

2.2.2 Nanoíndentacion (dureza y módulo)

Se realizo un análisis de nanoindentación para estudiar la dureza de la indentación y el módulo de Young de ios recubrimientos. La muesca está a una profundidad fraccional del recubrimiento y por lo tanto se evita la influencia del sustrato. Los resultados de ía prueba de dureza mostraron que tanto ios recubrimientos de FR1 como de FR2 tienen valores de dureza de un orden de magnitud mayor que la de los recubrimientos de referencia de PU.

La Tabla 2 resume los resultados de la prueba mecánica diferente en la capa FR1 y FR2 y en recubrimientos de PU como un recubrimiento de referencia.

** El módulo y la dureza se midieron en el material de forma continua desde la superficie superior (profundidad 0 nm) a 2000 nm. Se hicieron 10 - 12 indentaciones en cada muestra. Teniendo en cuenta el efecto de la rugosidad superficial, se obtuvo un promedio de los resultados en el intervalo de profundidad de 1500 ~ 2000 nm.

2,3 Pruebas funcionales

2.3.1 Autoiimpieza: Prueba de acumulación de suciedad

Prueba de acumulación de suciedad: La muestra se sumerge 3-5 veces en una suspensión con suciedad. Después de secar se mide el cambio en el brilio.

Para las pruebas de acumulación realizadas en el presente documento, se hizo un gel como mezcla y las muestras se sumergieron en la mezcla. La adherencia de la suciedad de la muestra se mide en términos de la oscuridad (valor de luminiscencia). La Figura 4 muestra la acumulación de suciedad {%) en las muestras de FR1 y PU. La prueba muestra claramente que FR1 muestra menos acumulación de suciedad, ya que la superficie es antiadherente. Se vio que el porcentaje de acumulación en las muestras de FR1 era del 15 %, mientras que en las FR2 fue de alrededor del 20 %. La Figura 4 muestra la prueba de acumulación de suciedad en las muestras de FR2. En comparación con las muestras de FR1 y FR2, en la muestra de referencia de PU la acumulación fue de alrededor del 75 %.

2.3.2 Prueba anitihielo: Prueba de acumulación de hielo

Se investiga ia acumulación de hielo en la superficie en un ángulo en una cámara de formación de hielo. La cantidad de hielo acumulada en la superficie, cuando las gotitas de agua a 0 °C se dejaron caer sobre ella, se registró mediante la medición del peso acumulado. La prueba se realiza en una cámara de congelación, la prueba se típicamente prueba en un ángulo de -15° con agua a 0 °C. El sustrato se inclina 45° y se dejan caer 2 g de agua en forma de gotitas sobre la superficie. Se mide el aumento de peso después de la prueba.

El recubrimiento con FR1 presenta una menor acumulación de hielo (8-10 %) a causa de su naturaleza hidrófoba. La Figura 6 muestra la acumulación de tres carreras, en ángulos diferentes.

Del mismo modo las muestras FR2 mostraron acumulación de hielo en torno al 12-14 % en condiciones similares (figura 7).

En comparación con los recubrimientos de PU, la cantidad de hielo acumulada en FR1 era 50 % a 70 % menor en las mismas condiciones. Cabe señalar que la acumulación de hielo depende del ángulo de inclinación.

2.4 Prueba de durabilidad: Desgaste y abrasión

Las pruebas de durabilidad (abrasión y desgaste por UV) se llevaron a cabo solo en la formulación FR1 . Las muestras se exponen a desgaste (UV y rocío de agua - ISO 1 1341 ) y la abrasión (papel de lija / pulido con rueda) y se estudiaron sus propiedades mecánicas y funcionales antes y después de estas pruebas.

2.4,1 Prueba da desgaste

La prueba de desgaste se realizó de acuerdo con la norma ISO 1 1341. Las muestras se exponen a luz UV y agua utilizando una cámara de desgaste. Se analizaron las muestras para determinar el ángulo de contacto, ángulo de rodadura, dureza de indentación, adhesión de la cinta, tracción de carrito y pruebas de funcionalidad después de la exposición a los rayos UV. Todos los resultados muestran que el efecto de la radiación UV sobre las propiedades de las muestras es insignificante y la formulación es estable bajo UV. Los resultados se resumen en la Tabla 3 Tabla 3: Resumen de los resultados de las propiedades de las capas antes y después del desgaste por UV

También se estudió el efecto de la radiación UV en las pruebas funcionales. La figura 8 y la figura 9 muestran la acumulación de suciedad y la acumulación de hielo en los recubrimientos expuestos a UV. Se encontró que el efecto era inapreciable.

Además, el efecto de la radiación UV en los valores de dureza y módulo también eran insignificante.

Los resultados anteriores indican que ia composición es estable bajo la radiación UV.

2,4.2 Prueba de abrasión (prueba de desgaste) La prueba se llevó a cabo utilizando lijas de SIC del n.° 320, 800 y 1000. Se erosionó un recubrimiento recién preparado con el papel de lija. Las lijas de pulido se montaron en una rueda giratoria a 200-250 RPM. Las muestras se mantuvieron a mano y se colocaron con cuidado en la parte superior del papel de lija rotatorio. Eí pulido se realizó durante 30-50 segundos. Después de la abrasión de las muestras, se lavaron con etanoi, se sometieron a ultrasonidos en agua Di. Las muestras se secaron completamente usando un secador de mano y se realizaron las mediciones de ángulo de contacto (AC). Se registraron al menos 5 lecturas de valores de AC en diferentes lugares de la muestra. También se registraron la rugosidad superficial y la pérdida de peso después de la abrasión mediante perfiles de superficie y pesaje de la máquina por separado. Las Tablas 4 y 5 presentan un resumen de los resultados de los recubrimientos antes y después de la abrasión para el recubrimiento de referencia PU y para FR1.

Además de este procedimiento, ia abrasión de las muestras se llevó a cabo sin sostener las muestras con la mano (Figura 10). Las muestras se apoyaron solamente por un lado. Se estudio el efecto de la abrasión en ángulo de contacto y ia pérdida de peso subsiguiente para confirmar los resultados de la prueba anterior. La pérdida de peso indica que el material de recubrimiento se desgasta (eliminado), mientras que los valores del ángulo de contacto correspondientes no cambian significativaínente. Esta prueba muestra que los aditivos hidrófobos en los recubrimientos se dispersan uniformemente en todo su espesor.

La figura 6 muestra la prueba de acumulación de hielo llevada a cabo sobre las muestras de FR1. Ahora, la figura 1 1 muestra la acumulación de hielo después de 4 ciclos de abrasión. Gomo se observa después de la abrasión, ia acumulación de hielo en FR1 sigue siendo principalmente tan baja como sin abrasión y, en cualquier caso ia acumulación de hielo es significativamente menor que la de la del recubrimiento de PU.

Claims

REIVINDlCAClONES

1. - Composición poürnérica con propiedades antihielo y de autolimpieza para el recubrimiento de superficies que comprende, en base al peso total de la composición:

- del 20 % al 25 % en peso de una matriz poürnérica híbrida de siioxano y epoxi;

- del 1 , 5 % al 3,5 % en peso de un aditivo hidrófobo a base de polidimetilsiloxano;

- del 3 % al 15 % en peso de nanopartfcuias de sílice;

- del 45 % al 80 % en peso de un disolvente orgánico;

- del 1 % al 2 % en peso de un aditivo protector UV;

- del 10 % al 13 % de un agente de curado o una mezcla de agentes de curado.

2. - Composición poürnérica de acuerdo con la reivindicación 1 , que comprende en base al peso total de la composición:

- del 22 % al 24 % en peso de una matriz poürnérica híbrida de síloxano y epoxi;

- del 10 % al 12 % en peso de nanopartículas de sílice;

- del 48 % al 53 % en peso de un disolvente orgánico;

- del 1 % al 2 % en peso de un aditivo protector UV;

- del 1 1 % al 12 % de agentes de curado,

3. - Ca composición polimérica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que las nanopartículas de sílice tienen un tamaño de partícula de 10 a 300 nm.

4. - Composición polimérica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el disolvente orgánico se selecciona de acetato de t-butilo, acetato de butilo, THF, DMF, tolueno, alcohol isopropíiico, metanol, etanol, 1 -propanol, n- butanol, 1 -pentanol, 1 -hexanol, 1 -hepíanoi, 1 -octanol.

5. - Composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 4 en ia que el disolvente orgánico es acetato de t-butilo.

6. - Composición polimérica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde eí aditivo de protección UV se selecciona de alquilo o aminoéter íotoestabiiizadores a base de derivados de amina como Tinuvin 292, como Tinuvin 123, Tinuvin 152, SABO STAB UV85, ADK STAB LA-7; benzofenona-n; benzoíriazoíes; dispersiones estabiüzadoras de luz negro de carbón; láminas de grafeno; partículas de Ti0₂ a namoescala_.

7. - Composición polimérica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el agente de curado se selecciona de silanos aminosustituidos como AMEO, AMMG, GLYMO, DÁMO; aminas cicloalifáticas; aminas alifáticas; amidoaminas; poliamldas; aminoetilaminopropiltrimetoxisilano; o combinaciones de los mismos.

8. Procedimiento para aportar propiedades antibielo a un articulo que comprende el recubrimiento de la superficie de dicho artículo con una composición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

9. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 en el que el recubrimiento de la superficie del artículo con la composición polimérica se lleva a cabo por inmersión, pulverización, recubridores con o sin giro, aplicación de espuma con prensa, rodillo, o brocha, deslizamiento por ieviíación magnética o un procedimiento de recubrimiento deslizante relacionado.

10. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el articulo se selecciona de pala de generador de turbina eolica, superficies de cubos, cubierta de cubos, sensores, motores, ventanas, tubos de metal, barcos, aviones, instalaciones de deportes de invierno, techos, paneles solares, gafas, cascos, ferrocarril, lámparas, paneles de exposición, tiendas de campaña.

1 1 . - Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 en el que el artículo es una pala de generador de turbina eolica.

12. - Artículo recubierto con una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

13. - Artículo de acuerdo con la reivindicación 12 seleccionado de pala de generador de turbina eólica, superficies de cubos, cubierta de cubos, sensores, motores, ventanas, tubos de metal, barcos, aviones, instalaciones de deportes de invierno, techos, paneles solares, gafas, cascos, ferrocarril, lámparas, paneles de exposición, tiendas de campaña,

14. - Artículo de acuerdo con la reivindicación 15 en el que el artículo es una pala de generador de turbina eólica.