Composición de recubrimiento mejorada para palas de aerogeneradores.

Una pala de aerogenerador en la que al menos una parte de su superficie exterior,

como la capa másexterior, tiene un recubrimiento a base de poliuretano, y dicho recubrimiento incluye un aglutinante depoliuretano preparado a partir de:

(a) un componente base constituido por uno o más polioles, don de dicho o dichos polioles tienen unafuncionalidad media de al menos 2,0 e inferior a 8,0; donde al menos el 50%, tal como al menos el 60%,en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos polioles tienen segmentos de tipo poliésteralifáticos incluidos en ellos y tienen un peso molecular de 300-3000 g/mol; y

(b) un componente que es un agente de curado constituido por uno o más poliisocianatos, donde dicho odichos poliisocianatos tienen una funcionalidad media inferior a 3,0; donde al menos el 50%, tal como almenos el 60%, en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos poliisocianatos se seleccionanentre:

(i) poliisocianatos que tienen segmentos de tipo poliéster alifáticos incluidos en ellos, y que tienen unpeso molecular de 500-3000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2,0 e inferior a 3,0;

(ii) poliisocianatos del tipo alofanato que tienen un peso molecular de 250-2000 g/mol y unafuncionalidad de al menos 2,0 e inferior a 3,0; y

(iii) poliisocianatos del tipo uretdiona que tienen un peso molecular de 250-2000 g/mol y unafuncionalidad de al menos 2,0 e inferior a 3,0.

Composición de recubrimiento mejorada para palas de aerogeneradores

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a composiciones de recubrimiento mejoradas de las capas de recubrimiento final antierosivas para palas de aerogeneradores.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Durante muchos años, ha sido una práctica habitual en la industria de los aerogeneradores la protección del borde de ataque de las palas frente a la erosión resultante de la colisión con gotas de lluvia, partículas de polvo, insectos, granizo y similares, mediante el pegado de una cinta antierosiva sobre las áreas críticas.

La aplicación de la cinta es una tarea difícil y que requiere mucho tiempo la cual muchas compañías de fabricación de palas preferirían evitar. Además, el borde de la cinta puede ocasionar ruido y turbulencias no deseados.

La sustitución de la cinta por una capa de recubrimiento final sumamente antierosiva reduce el tiempo de producción y garantiza una superficie lisa.

Hasta ahora se creía que la principal característica de los recubrimientos para bordes de este tipo debía ser un grado elevado de resistencia a la abrasión, pero recientemente se ha sugerido que la elasticidad también desempeña una función importante.

El documento US 2004/110918 A1 describe un proceso para producir agentes reticulantes para recubrimientos en polvo de poliuretano. Los agentes reticulantes normalmente incluyen pocos grupos isocianato libres, sin embargo, los grupos uretdiona se desintegrarán al calentarlos y darán como resultado más grupos isocianato. El documento US 2007/0142608 A1 describe los desarrollos adicionales del proceso de D1 en los que se usa un catalizador que contiene bismuto.

El documento WO 2005/092586 A1 describe métodos para preparar un recubrimiento para palas de aerogeneradores con una película termoplástica, que es adecuada como superficie exterior de las palas del aerogenerador. Preferentemente, los materiales que forman el recubrimiento comprenden un material con base acrílica, policarbonato, FCDF (fluoruro de polivinilideno) , poliuretano o una mezcla.

El documento US 4 859 791 describe polioles para emplear en la composición para la preparación de poliuretanos. Los polioles tienen un peso molecular de 850-2000, una funcionalidad de 5-9, y se preparan a partir de ácidos carboxílicos aromáticos o policicloalifáticos polifuncionales y opcionalmente, hasta aproximadamente el 50% en peso de al menos un ácido carboxílico polifuncional acíclico.

Los documentos JP 2006-124610 y JP 2006-328252 describen composiciones de recubrimiento de una combinación de un poliol y un poliisocianato del tipo alofanato.

El documento WO 2009/111227 describe materiales compuestos que comprenden un sistema de recubrimiento multicapa, que incluye una capa de recubrimiento final de un componente funcional que comprende grupos amino y/o hidroxilo, y un agente de curado que comprende isocianato y/o grupos funcionales anhídrido.

Se ha descubierto recientemente que los recubrimientos a base de poliuretano, formados por una combinación de un tipo de polioles seleccionados de forma particular y tipos de poliisocianatos seleccionados de forma particular, constituyen recubrimientos externos excelentes para palas de aerogeneradores en el sentido de que los recubrimientos de este tipo proporcionan una combinación adecuada de flexibilidad y durabilidad.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de las realizaciones de la invención es proporcionar composiciones de recubrimiento mejoradas de las capas de recubrimiento final para palas de aerogeneradores las cuales reducirán el intenso desgaste en el borde de ataque de las palas causado por la colisión con partículas que interaccionan, p. ej., gotas de lluvia.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

En contra de estudios anteriores que se centraban en recubrimientos resistentes a la abrasión, se ha descubierto recientemente que los recubrimientos que tienen un grado de flexibilidad ajustado de forma particular pueden resolver de manera más conveniente el problema del intenso desgaste en el borde de ataque de las palas de aerogeneradores en el sentido de que los recubrimientos de este tipo son capaces de absorber y/o reflejar la energía de las partículas (p. ej., gotas de lluvia) que colisionan con las palas a gran velocidad.

Por tanto, la presente invención proporciona una alternativa a la cinta antierosiva tradicional fácil de aplicar y, además, elimina o reduce ruido y turbulencias no deseados. La aplicación de una capa de recubrimiento final sumamente antierosiva sobre el borde de ataque de palas de aerogeneradores (o toda la superficie de la pala) prolonga la vida útil de la pala de aerogenerador y ralentiza el desarrollo de daños locales.

Más concretamente, la presente invención proporciona protección esencial para los bordes de ataque de palas de aerogeneradores frente a la erosión causada por la colisión con partículas que interaccionan, p. ej., gotas de lluvia.

Por tanto, un aspecto de la presente invención se refiere a una pala de aerogenerador en la que al menos una parte de su superficie exterior, como la capa más exterior, tiene un recubrimiento a base de poliuretano, cf. la reivindicación 1.

Otro aspecto de la presente invención se refiere a una composición de recubrimiento, cf. la reivindicación 7.

Otro aspecto más de la presente invención se refiere a un método de recubrimiento de un sustrato, cf. la reivindicación 11.

LEYENDAS DE LAS FIGURAS

La fig. 1 muestra los resultados del ensayo de erosión pluvial (RET, por sus siglas en inglés) para una serie de siete recubrimientos de referencia.

La fig. 2 muestra los resultados del ensayo de erosión pluvial (RET) para una serie de seis recubrimientos modelo.

La fig. 3 muestra el montaje experimental para el ensayo de erosión pluvial (RET) .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Como se ha mencionado anteriormente, la presente invención proporciona una pala de aerogenerador en la que al menos una parte de su superficie exterior, como la capa más exterior, tiene un recubrimiento a base de poliuretano, donde dicho recubrimiento incluye un aglutinante de poliuretano preparado a partir de:

(a) un componente base constituido por uno o más polioles, donde dicho o dichos polioles tienen una funcionalidad media de al menos 2, 0 e inferior a 8, 0; donde al menos el 50%, tal como al menos el 60%, en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos polioles tienen segmentos de tipo poliéster alifáticos incluidos en ellos y tienen un peso molecular de 300-3000 g/mol; y

(b) un componente que es un agente de curado constituido por uno o más poliisocianatos, donde dicho o dichos poliisocianatos tienen una funcionalidad media inferior a 3, 0; donde al menos el 50%, tal como al menos el 60%, en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos poliisocianatos se seleccionan entre:

(i) poliisocianatos que tienen segmentos de tipo poliéster incluidos en ellos, y que tienen un peso molecular de 500-3000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0;

(ii) poliisocianatos del tipo alofanato que tienen un peso molecular de 250-2000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0; y

(iii) poliisocianatos del tipo uretdiona que tienen un peso molecular de 250-2000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0.

En el presente contexto, la expresión “capa más exterior” se refiere al sistema de recubrimiento final aplicado a la pala de aerogenerador, es decir, la capa más exterior cuando la pala de aerogenerador está en funcionamiento.

Los principales elementos del aglutinante de poliuretano son el componente base y el componente que es un agente de curado. En la mayoría de las realizaciones, estos componentes son de hecho los únicos componentes que aparecen en la estructura final del aglutinante de poliuretano.

En términos de la composición de recubrimiento completa, está constituida normalmente por una “base” (en la que se incluye el componente base (es decir, el o los polioles) ) y un “agente de curado” (en el que se incluye el componente que es un agente de curado (es decir, el o los poliisocianatos) ) . Normalmente, la “base” y el “agente de curado” además incluyen una serie de otros elementos, p. ej., materiales de relleno y pigmentos, aceleradores, aditivos y disolventes. La naturaleza de tales elementos diferentes se discute más adelante.

Una característica importante de los polioles y los poliisocianatos es la funcionalidad.

Para cada poliol (elementos del componente... [Seguir leyendo]

1. Una pala de aerogenerador en la que al menos una parte de su superficie exterior, como la capa más exterior, tiene un recubrimiento a base de poliuretano, y dicho recubrimiento incluye un aglutinante de poliuretano preparado a partir de:

(a) un componente base constituido por uno o más polioles, donde dicho o dichos polioles tienen una funcionalidad media de al menos 2, 0 e inferior a 8, 0; donde al menos el 50%, tal como al menos el 60%, en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos polioles tienen segmentos de tipo poliéster alifáticos incluidos en ellos y tienen un peso molecular d.

30. 3000 g/mol; y

(b) un componente que es un agente de curado constituido por uno o más poliisocianatos, donde dicho o dichos poliisocianatos tienen una funcionalidad media inferior a 3, 0; donde al menos el 50%, tal como al menos el 60%, en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos poliisocianatos se seleccionan entre:

(i) poliisocianatos que tienen segmentos de tipo poliéster alifáticos incluidos en ellos, y que tienen un peso molecular d.

50. 3000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0;

(ii) poliisocianatos del tipo alofanato que tienen un peso molecular d.

25. 2000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0; y

(iii) poliisocianatos del tipo uretdiona que tienen un peso molecular d.

25. 2000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0.

2. La pala de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el aglutinante de poliuretano se prepara en presencia de uno o más aceleradores.

3. La pala de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el grosor del recubrimiento curado está comprendido entre 20 y 1000 µm, normalmente entre 50 y 300 µm.

4. La pala de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la proporción del número de grupos isocianato en el componente que es un agente de curado respecto al número de grupos hidroxilo en el componente base está comprendida en el intervalo desde 80:100 hasta

160:100.

5. La pala de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el agente de curado comprende tipos de poliisocianato a base de diisocianato de hexametileno.

6. La pala de aerogenerador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la parte recubierta de la superficie exterior incluye al menos una porción predominante del borde de ataque de la pala.

7. Una composición de recubrimiento constituida por una base y un agente de curado, donde

(a) dicha base incluye un componente base constituido por uno o más polioles, donde dicho o dichos polioles tienen una funcionalidad media de al menos 2, 0 e inferior a 8, 0; donde al menos el 50%, tal como al menos el 60%, en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos polioles tienen segmentos de tipo poliéster alifáticos incluidos en ellos y tienen un peso molecular d.

30. 3000 g/mol; y

(b) dicho agente de curado incluye un componente que es un agente de curado constituido por uno o más poliisocianatos, donde dicho o dichos poliisocianatos tienen una funcionalidad media inferior a 3, 0; donde al menos el 50%, tal como al menos el 60%, en particular al menos el 70%, en peso de dicho o dichos poliisocianatos se seleccionan entre:

(i) poliisocianatos que tienen segmentos de tipo poliéster incluidos en ellos, y que tienen un peso molecular d.

50. 3000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0;

(ii) poliisocianatos del tipo alofanato que tienen un peso molecular d.

25. 2000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0; y

(iii) poliisocianatos del tipo uretdiona que tienen un peso molecular d.

25. 2000 g/mol y una funcionalidad de al menos 2, 0 e inferior a 3, 0;

donde la composición de recubrimiento tiene:

un 10-50% en peso del o los polioles; un 15-45% en peso del o los poliisocianatos; un 0, 0-0, 5% en peso de uno o más aceleradores;

un 5-10% en peso de aditivos; un 5-35% en peso de materiales de relleno y pigmentos; y un 0-35% en peso de uno o más disolventes.

8. La composición de recubrimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que tiene una viscosidad d.

15. 15 000 5 mPa·s medida a 25 ºC de acuerdo con la norma ISO 2555: 1989.

9. La composición de recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-8, que es curable a una temperatura que no exceda los 50 ºC.

10. La composición de recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9, que comprende el 0-10% en peso de uno o más disolventes.

11. Un método de recubrimiento de un sustrato, donde dicho método comprende los siguientes pasos:

(a) aplicar una composición de recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-10 sobre al menos una parte de la superficie de dicho sustrato de esta manera;

(b) permitir que la composición de recubrimiento se cure en unas condiciones en las que la temperatura de la composición de recubrimiento no exceda los 90 ºC.