[发明专利]用于降低拖曳的可剥离的膜组件和涂层

说明书

技术领域

本发明涉及用于降低拖曳(drag reduction)的可剥离的膜组件，和涉及制造和使用这样的膜组件的方法。本发明还涉及包括在微结构化基底上的涂层组件。

发明背景

高速移动穿过流体的物体例如航空航天器，船舶和汽车经历了明显的拖曳阻力，其与移动方向相反作用。拖曳阻力经常称作空气阻力或者流体阻力。物体所经历的拖曳力的量是与该物体垂直于运动方向的平面的横截面积，物体相对于流体的速度的平方，流体密度和拖曳系数成比例的。拖曳系数是一个变量，其取决于物体的形状和雷诺数，其是与物体相对于流体的速度除以流体的动态粘度的比率成比例的。在高速，即，高雷诺数下，拖曳将随着速度的平方而增加，并且克服这种拖曳所需的功率将随着速度的立方而变化。换言之，物体移动穿过流体越快，拖曳力将越大和克服拖曳所需功率越大。因此，降低拖曳是最近几十年中在航空航天器和其他运载工具中的一个活跃研究领域。在近年中已经进一步付出了努力来驱动更好的燃料经济性。

在用于降低拖曳的不同技术中，许多集中在通过专门开发的化学配方或者专门设计的特征(称作空气动力学特征)，来改变物体的拖曳系数。目标是改变在高速移动过程中形成的湍流边界层。

微结构(通常称作“肋条”)已经用作空气动力学表面上的空气动力学特征，用于降低拖曳。这样的微结构能够明显降低燃料消耗和改进在多种应用中的性能，例如航空航天器、船舶、风力发电涡轮机、轨道车辆、汽车和管线。确实，将拖曳仅仅降低几个百分点会导致明显的节约。例如在巡航条件中在喷气式飞机上将拖曳降低1％将导致约0.75％的燃料消耗降低。

微结构典型地是通过将微结构化膜施用到表面上来赋予到空气动力学表面。然而迄今为止，用于产生拖曳降低的纹理化膜尚不具有保持在苛刻的飞行条件下的必需的化学和物理性能。例如航空航天载体的表面必须是化学惰性的，和具有良好的UV稳定性和温度稳定性。不幸地，目前用于产生降低拖曳的纹理化表面的聚合物膜缺乏这些性能中的一种或多种。因此，即使这些膜能够产生拖曳降低的表面，它们也必须经常例如在使用一年或两年后更换。

因为所述膜仅仅可使用较短的时间(例如1-2年)，因此除去旧膜和施用新膜中的劳动力和材料成本是相当高的。此外，目前的拖曳降低膜难以从基底上除去。特别地，目前用于产生拖曳降低表面的材料通常是常规的剥离溶剂不可透过的，和因此必须从该基底上物理而非化学除去。

发明内容

根据本发明的实施方案，一种组件包括基底，附着在该基底的至少一部分上的膜，和在该膜的至少一部分上的涂层(A)。该膜包括有机溶剂可透过的材料，和该涂层(A)可以包括与该膜的材料有反应性的材料。该膜可以包括膜基底和在该膜基底上的涂层(B)，和该膜基底上的涂层(B)可以包括羟基官能度，胺官能度，硫醇官能度和/或异氰酸酯官能度。该膜基底可以包括含氟聚合物，聚醚醚酮(PEEK)，聚酯，聚苯基砜，聚烯烃，聚碳酸酯和/或丙烯酸类膜。使该膜纹理化，并且该涂层(A)将该纹理体现(telegraph)到涂层(A)的外表面上。可使该膜和涂层(A)纹理化，以包括肋条结构，锯齿图案，圆齿图案，叶片图案或者其组合。该基底可以是航空航天器，飞机，汽车，轮船，小船，风力涡轮机，船舶，机翼或者方向舵。该膜和涂层(A)可以是可剥离的。涂层(A)可以是基于聚氨酯的涂层。涂层(A)可以由用#4福特杯测量的粘度为约5-约60秒的涂料组合物形成。

根据本发明的其他实施方案，一种组件包括基底，其包括具有纹理的纹理化区域，和在该基底的纹理化区域的至少一部分上的涂层(A)。该涂层(A)将该纹理化区域的纹理体现到涂层(A)的外表面上。该基底的纹理化区域的纹理可以包括肋条结构，锯齿图案，圆齿图案，叶片图案或者其组合。该基底可以是航空航天器，飞机，汽车，轮船，小船，风力涡轮机，船舶，机翼或者方向舵。涂层(A)可以是基于聚氨酯的涂层。涂层(A)可以由用#4福特杯测量的粘度为约5-约60秒的涂料组合物形成。