CN105492547B - 用于非静态设备上的电荷消除的表面涂层和方法 - Google Patents
用于非静态设备上的电荷消除的表面涂层和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105492547B CN105492547B CN201480047336.1A CN201480047336A CN105492547B CN 105492547 B CN105492547 B CN 105492547B CN 201480047336 A CN201480047336 A CN 201480047336A CN 105492547 B CN105492547 B CN 105492547B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- face coat
- sheet
- coating
- lightning protection
- ceramic particle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229920001709 polysilazane Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 8
- -1 polysiloxanes Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 22
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 6
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 claims 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 claims 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N pyraflufen-ethyl Chemical compound C1=C(Cl)C(OCC(=O)OCC)=CC(C=2C(=C(OC(F)F)N(C)N=2)Cl)=C1F APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N stibanylidynetin;hydrate Chemical class O.[Sn].[Sb] SKRWFPLZQAAQSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- XXLJGBGJDROPKW-UHFFFAOYSA-N antimony;oxotin Chemical group [Sb].[Sn]=O XXLJGBGJDROPKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000000855 fungicidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/24—Electrically-conducting paints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D45/02—Lightning protectors; Static dischargers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/14—Compositions for glass with special properties for electro-conductive glass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
- F03D80/30—Lightning protection
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明涉及由复合材料构成的用于防雷保护的表面涂层，该表面涂层包括由聚硅氮烷或聚硅氧烷制成的基体并且以设有导电性金属氧化物涂层的片状陶瓷颗粒填充，并且涉及在风力设备的叶片上制备表面涂层的方法，其中以液体的形式涂覆导电涂层，在室温下固化并以短的温度区间在高达700℃的温度发生所述表面涂层的热解，从而产生玻璃状的、耐高温的、导电涂层。
Description
技术领域
本发明涉及由复合材料构成的表面涂层。
背景技术
对于非静态(nichtstatisch)工业设备如风力涡轮机来说，雷击会引发大问题。因为风力设备通常建立在暴露处，其往往代表一个较大的环境中的最高点，所以在此适用特殊的考虑。由于在塔上于较高的高度旋转的垂直的风力涡轮机的最高点在任何时候都是转子叶片的尖端，因而闪电的入射区域位于转子叶片中的一个上。从而闪电中极高的电流密度必须通过转子向下消散。由此，当转子叶片被雷击时，由于所用材料的内部电阻而引起了典型的雷击损害，其作用形式为火灾、各个部件的过热以及与温度有关的机械变形。
在现有的风力设备中，传统的金属导体线路(Leiterbahnen)要么完全被安装在转子叶片的外表面(Auβenhaut)上，要么它们在该转子叶片的内部延伸，从而仅端部在转子叶片尖端处从中露出。防雷保护的另一种形式通过在转子叶片的整个长度上于面漆层中引入金属网来实现。由此局部地产生了金属结构，其通过与风力发电设备的支架的连接将产生的电流和电压接地。
在图2中示例性地示出了具有防雷设施的三个不同的实施方式中的转子叶片，其中从左到右的各个转子叶片具有不同的用于防雷的措施。图2中左侧的转子叶片包括在表面下方延伸的电导体，其在该转子叶片的尖端上实体性突出。这同样适用于中间的转子叶片，其中与中间的转子叶片相比，左侧的转子叶片在电导体的上端部附近部分形成为网。
为了使转子叶片接地，图2中右侧的转子叶片具有沿整个叶片延伸的金属网格。
本发明的目的在于，提供用于非静态设备的防雷装置，例如风力设备或飞机的防雷装置，以便于向部件如风力设备上的转子叶片提供充分的防雷保护来引走出现的电势差，从而最小化关于防火保护或强的热应力方面存在的问题。
所述目的通过独立权利要求的各个特征的组合得以实现。
本发明基于以下认知，通过用填充有高导电性颗粒的耐高温复合材料对设备的(特别是在空气中)移动的表面进行表面涂覆，可消除在所述设备的整个表面上的在闪电的情况下出现的电势差，而不会出现由过高的电流密度引起的设备的严重损害。
复合材料层被描述为表面涂层，其包括聚合物，特别是聚硅氮烷或聚硅氧烷，所述聚合物填充有由片状陶瓷颗粒(14)组成的填料，所述颗粒设有导电性的金属氧化物涂层。这种锑锡氧化物(Sb:SnO2)层或锑掺杂的氧化锡层被有利地涂覆至云母片并用锑掺杂，从而存在导电性。
对于转子叶片的涂层来说有利的是，存在灵活地涂覆所述复合材料的工艺。在喷涂工艺中已实验性地将数种有机基体用作复合材料层，从而这样的产品类别可用于弯曲表面的功能性涂层，并且原则上整个转子叶片可通过喷涂来涂覆。
所述涂层是一种复合材料，其陶瓷填料由片状的基底(例如云母)和导电性的金属氧化物涂层(例如锑锡氧化物)组成。
作为基体，有利地使用了室温或低温固化材料，例如聚硅氧烷或聚硅氮烷。
当在低中温热解表面涂层时，可实现进一步的优势。这样做是为了再次提高所存在的层的导电性。
作为填料材料，可优选使用导电极好的金属氧化物颗粒或金属颗粒。填料颗粒的形状可以变化，例如在球状和片状之间变化。对于球状的填料来说须要极高的体积填充率，例如高达50体积％，而对于片状的填料来说在较低的体积填充率，例如25体积％，就建立了稳定的导电性。这被称为逾渗阈值(Perkolationsschwelle)。上述实例的混合物是可能的。
有利的是，使用易施用的涂料，其优选可良好地喷涂，从而高导电性的微粒由此可作为填充物被施加至预制构件，并且例如可以很容易地涂覆和接触例如风力设备的转子叶片。
由涂层的部分导电性(局部导电性)产生了显著的优势。不会出现有助于雷击发生的极化效应。由此，在此过程中减弱了雷击的概率。
然而，在遭到雷击时，由于在这种情况下出现的高的电场强度而导致涂层的极高的导电性，从而导致电荷经由该涂层被良好地引走。。
由于整个构件的表面被覆盖涂层这样的事实，为引走高的电流和电压提供了非常大的横截面面积。由此，在遭受雷击的情况下不会因局部电流而在涂层中出现危险的温度过高，并且不会出现位于其下的聚合物层的退化或电子元件的过热。
特别有利是，部分导电的表面涂层在低电场强度的情况下具有与例如金属导体、即作为网被浸渍到风力设备中以引走闪电的金属导体相比显著更高的电阻。由此，不会出现可有助于形成闪电放电的强极化效应。因此，遭到雷击的可能性被降低。
下面将参照示例性的、不对本发明产生限制的附图对实施例进行描述。
附图说明
附图分别示出了：
图1示出了其中表面涂层的电阻率1对电场强度2所作的图，
图2示出了根据现有技术、在风力设备的不同转子叶片11上的防雷装置，
图3示出了在暴露的静止物体上的极化效应，
图4示出了其中表面涂层在热解过程中玻璃化的图，
图5示出了一个显微镜图像，其显示了位于云母基底上的高导电性的锑掺杂的氧化锡填料颗粒，和
图6示出了对应于图5的高导电性的氧化锡填料颗粒，其中存在片状基底和球状基底的混合物。
具体实施方式
在雷雨的过程中产生了可观的空间电荷。在带电的雷云中可加入另外的电荷分离机制。如果触发闪电，则会发生电位均衡。这要么在云雷(Wolkenblitz)(即云内)要么在地雷(Erdblitz)(即地面和云的下部之间)中发生。对于在云和地之间的闪电来说，电位差必须为几个10,000,000V。在空气中，首先于约3,000,000V/m的电场强度发生电火花放电，这对应于所谓的击穿场强。但是，这个值随空气湿度的增加而急剧下降。然而，到目前为止都没有对雷云中的这样的电场强度进行测量。测量只能极为罕见地得到超过200,000V/m的电场强度。这个值远低于所述击穿场强的值。人们现在认为，必须先通过电离使空气导电，由此才会出现闪电放电。
流向地面的电流因所存在的电阻而引起电压下降，并由此在撞击点周围产生电位梯度。雷击相当于接通由电源供给外加电流的电路。
有规律地，所考虑的场强通常是通过闪电放电和在雷击位置处产生的电位差来建立的场强。
图1示出了电阻-电场强度图，其中表面涂层被视为由复合材料形成，该表面涂层具有25体积％的填料，所述填料由片状的锑锡氧化物/Sb:SnO2组成。该图示出了随着电场强度的增大、电阻率的非线性曲线。对于低的电场强度来说电阻较高，对于高的电场强度来说电阻极小。
在图2中以风力设备的转子叶片11的形式示出了现有技术。在此使用了不同形式的防雷装置。在左侧和中间所示的转子叶片11中绘出了内置导体3，其端部4在转子叶片11的最外端到达表面处。在图2左侧所示的转子叶片中内部导体3在端部区域作为网被示出。
在图2右侧所示的转子叶片11具有金属网5，其优选被加工到所述转子叶片的表面上的面漆层中。由此，局部产生了金属结构，其通过与风力设备的支架的连接将所产生的电流和电压接地。
图3在左侧部分示出了其中不存在极化的在带有建筑物和雷云的地表上的场景以及其中存在极化62的从带电的雷云对地进行雷击的场景。
相比于纯粹的球状颗粒，片状的陶瓷填料具有更多的优势：
-它们具有早期(frühe)逾渗阈值，视形状因数而定，该阈值部分地低于20体积％，
-它们导致侵蚀通道延长通过复合材料，
-它们由于大的形状因数即长/直径>30而在加工(例如喷涂)的过程中具有非常缓慢的沉降行为，
-由于轻的载体材料和小的原重/填料，产生了低的复合材料密度，这有利于轻量化原则(Leichtbauprinzip)，
-所述颗粒是耐腐蚀的，
-所述颗粒是可商购的，因此价格便宜。
在使用聚硅氮烷的情况下能够制备导电的复合材料，其在室温下是可喷涂的并且随后在室温左右固化。
这种基体的优势在于：
-在环氧树脂基底上的良好的粘附性，
-非常好的防腐蚀保护，因为聚硅氮烷本身被用作防腐蚀保护，
-所述基体是抗局部放电的并且温度稳定的，
-与陶瓷颗粒结合，所述基体良好地防止了磨损，例如由冰雹或沙子、和其它环境因素(如海水/海洋空气/气体)而导致的磨损。
根据本发明构造的表面涂层可通过热解各种含硅的、部分有机的基体使得复合材料层的电阻降低数十倍，从而导电性等同于纯的粉末的导电性(以粉末压制Pulverstempel)测量)。在此，如此选择粉末压制的压力，使得压缩和进而体积-压紧密度-系数与引入该复合材料中的体积原重(Volumeneinwaage)的相同。
图5示出了优选在云母基底上的片状(或薄片状)的填料颗粒。所述片的表面由高导电的锑掺杂的SnO2构成。通过使用这样的填料，电阻在高的电场强度下会显著降低。实验发现，将球状颗粒混入填料中(根据图6)可有助于额外地提高填料颗粒涂层的导电性和进而表面涂层的导电性。在此表明，相同材料的球和片的混合物的导电性比单纯的颗粒形状高约十(倍)。
在图5中主要可见片状的金属氧化物。在图6中既示出了片状的金属氧化物14又示出了球状的金属氧化物15。云母部分地用作基底，并且可优选使用硅或氧化硅来形成球状的颗粒。尤其使用石英粉。
根据本发明，结合图5和图6所提及的氧化锡掺杂有锑。
可将不同的材料作为基体用于防雷涂层。理论上，可使用热固性材料如环氧树脂、热塑性材料如PEEK、PAI或PEI。
本发明特别涉及聚硅氧烷，例如有机硅弹性体或有机硅树脂。所述复合材料的涂覆可通过刷涂、浸涂和粉末涂覆(Pulverbeschichtung)来进行。
通过将限定的金属氧化物颗粒用作高导电性的填料材料，可利用填料(例如氧化锡)在一定波长范围内的光吸收，以通过高的辐射功率(例如红外辐射)实现非常高的表面温度。在合适的持续时间和强度下使复合材料层热解，其中基体的有机部分被燃烧尽。由此，对于合适的基体配制物(Matrixformulierung)产生了稳定的SiO2骨架，这可被称为陶瓷玻璃。辐射强度和辐射持续时间必须适应于热解过程和涂层的层厚，从而不损害位于其下的材料(例如具有为155℃的最高温度负荷的玻璃纤维增强的塑料)的基本功能性。通过所述方法，能够在有机的、低温稳定的部件的表面上制备导电性高的、耐腐蚀的并且防水的层，而不损坏位于其下的材料，例如在用于固化所述层的完整炉温循环中的情况。
图4示出了聚硅氮烷基体的测量记录。温度10以摄氏度为单位被标绘在横坐标上。在三个不同的纵坐标上，从左至右绘制：首先是图4左侧的以重量百分比计的重量8，再者是标记为9的时间t和图4最右侧的热流量7。实际的烧结曲线由曲线71、热流量/温度表示。在此，固化12和热解13可分别被看作一定温度下的能量消耗过程。
曲线81表示以重量百分比计的表面涂层的重量随温度10变化的过程。曲线101表示温度随时间变化的过程。
因为针对表面涂层选择了复合材料，所以首先指定基体，根据本发明该基体是聚合物。特别地，使用聚硅氧烷或聚硅氮烷。接着考虑填料，其在该情况中为由片状基底如云母构成的陶瓷。这种填料被显示具有导电的金属氧化物涂层，该涂层由锑锡氧化物Sb:SnO2或锑掺杂的氧化锡组成。
在此涉及部分导电的涂层，其在至少20体积％的填充原重(Fülleinwaage)的逾渗内在低的电场强度下具有高的电阻。然而，与此结合，所述涂层在大的电场强度下因颗粒电阻的非线性行为而具有非常高的导电性。在这种复合材料层的电压电阻特性曲线的双对数图中，非线性因子α作为随电场强度的增加、电阻线性下降的斜率来获得。此处参见图1。
由具有片状填料的聚硅氮烷基体组成的复合材料层的非线性的测量得出非线性因子为3.7，所述填料即为锑掺杂的氧化锡，15摩尔％的锑。这与较少掺杂的但在其它方面相同的体系的测量一致。对于E＝550V/mm的电场强度，在j＝28A/mm2的电流密度下，所得到的电阻为ρ＝2Ωcm。在此通过55kV以及280A的充电脉冲来测量以模拟真实的雷击。这种情况下局部导致导电路径的形成(Leitpfadbildungen)，但没有发现所述层的机械损伤，更谈不上剥落了。因此，即使在雷击点处也不会出现位于其下方的叶片的机械损伤。在进一步的过程中，电荷径向地从冲击点在整个表面上被导出或引走，这导致电流密度越来越小并由此不再是危险的。
Claims (11)
1.用于防雷保护的表面涂层，其通过导电复合材料制备，所述复合材料具有：
-由室温或低温固化的聚合物制成的基体，
-由片状的陶瓷颗粒(14)制成的填料，
其中所述片状的陶瓷颗粒(14)设有导电性金属氧化物涂层，所述金属氧化物涂层由锑掺杂的氧化锡层Sb:SnO2制备，其中所述锑掺杂的氧化锡层Sb:SnO2在低的场强下具有高的电阻，而在高的场强下具有小得多的电阻，其中片状的陶瓷颗粒(14)上的所述锑掺杂的氧化锡层被填充以至少10摩尔％的锑Sb，
其中所述基体由聚硅氮烷或由聚硅氧烷制备。
2.根据权利要求1所述的表面涂层，其中片状的陶瓷颗粒(14)通过云母制备。
3.根据权利要求1所述的表面涂层，其中片状的陶瓷颗粒(14)的导电性金属氧化物涂层通过具有非线性的、电阻随电场强度的变化曲线的金属氧化物涂层制备。
4.根据权利要求1所述的表面涂层，其中所述填料是由均为陶瓷的颗粒构成的混合物，所述颗粒设有锑掺杂的氧化锡层并且形成为片状和/或球状。
5.根据权利要求1所述的表面涂层，其中有机部分通过热解被消除，并且对于由聚硅氮烷制成的基体，存在稳定的SiN骨架，或者对于由聚硅氧烷制成的基体，存在稳定的SiO2骨架。
6.制备根据权利要求1至5之一所述的表面涂层的方法，其中导电的表面涂层包含溶剂，以液体的形式涂覆，使其固化，并且于短的温度间隔以高达700℃的温度进行所述表面涂层的热解，以获得玻璃状的、耐高温的、导电的表面涂层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中片状的陶瓷颗粒(14)的锑掺杂的氧化锡层以至少10摩尔％的锑Sb填充。
8.根据权利要求1至5之一所述的表面涂层在风力设备的非金属转子叶片的防雷保护中的用途。
9.根据权利要求1至5之一所述的表面涂层在飞机的非金属表面区域的防雷保护中的用途。
10.根据权利要求1至5之一所述的表面涂层在碳纤维增强部件的防雷保护中的用途。
11.根据权利要求1至5之一所述的表面涂层在由纤维增强塑料制成的部件的防雷保护中的用途。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102013212737.5 | 2013-06-28 | ||
| DE102013212737 | 2013-06-28 | ||
| DE102013215713.4A DE102013215713A1 (de) | 2013-06-28 | 2013-08-08 | Oberflächenbeschichtung zur Potentialabführung an nichtstatischen Anlagen und Verfahren |
| DE102013215713.4 | 2013-08-08 | ||
| PCT/EP2014/060961 WO2014206676A1 (de) | 2013-06-28 | 2014-05-27 | Oberflächenbeschichtung zur potentialabführung an nichtstatischen anlagen und verfahren |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105492547A CN105492547A (zh) | 2016-04-13 |
| CN105492547B true CN105492547B (zh) | 2018-03-02 |
Family
ID=52017420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480047336.1A Expired - Fee Related CN105492547B (zh) | 2013-06-28 | 2014-05-27 | 用于非静态设备上的电荷消除的表面涂层和方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160369110A1 (zh) |
| EP (1) | EP2997093B1 (zh) |
| CN (1) | CN105492547B (zh) |
| DE (1) | DE102013215713A1 (zh) |
| ES (1) | ES2662963T3 (zh) |
| WO (1) | WO2014206676A1 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102016214651A1 (de) | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Blitzschutzanlage und Verfahren zur Herstellung dazu |
| US10052847B2 (en) | 2016-09-16 | 2018-08-21 | The Boeing Company | Method for promoting electrical conduction between metallic components and composite materials |
| EP3462463A1 (de) * | 2017-09-28 | 2019-04-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Isolationssystem, isolationsstoff und isolationsmaterial zur herstellung des isolationssystems |
| JP6655660B2 (ja) * | 2018-06-15 | 2020-02-26 | 三菱重工業株式会社 | 風車翼保護構造及びその形成方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5876636A (en) * | 1998-01-08 | 1999-03-02 | Xerox Corporation | Haleoelastomer and doped metal oxide compositions |
| CN101338154A (zh) * | 2008-08-12 | 2009-01-07 | 无锡市虎皇漆业有限公司 | 快干油罐导电防腐漆及其制备方法 |
| CN101508870A (zh) * | 2009-03-20 | 2009-08-19 | 武汉铁神化工有限公司 | 一种导静电防腐涂料及其制备方法 |
| CN102627903A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-08 | 广东新劲刚超硬材料有限公司 | 一种环保型水性防腐导静电涂料及其制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4212950B4 (de) * | 1992-04-18 | 2006-03-09 | Merck Patent Gmbh | Leitfähiges Pigment, Verfahren zur Herstellung und Verwendung |
| US5436083A (en) * | 1994-04-01 | 1995-07-25 | Dow Corning Corporation | Protective electronic coatings using filled polysilazanes |
| JPH09111135A (ja) * | 1995-10-23 | 1997-04-28 | Mitsubishi Materials Corp | 導電性ポリマー組成物 |
| DE19823867A1 (de) * | 1998-05-28 | 1999-12-02 | Merck Patent Gmbh | Pigmentmischung |
| DK1094555T3 (da) * | 1999-10-22 | 2003-10-06 | Shinetsu Polymer Co | Forbindelseselement af gummi |
| US6997981B1 (en) * | 2002-05-20 | 2006-02-14 | Jds Uniphase Corporation | Thermal control interface coatings and pigments |
| DE102006000854A1 (de) * | 2006-01-05 | 2007-07-12 | Müller, Josef | Elastisch verformbarer Verschluss (Kunststoffkorken) |
| DE102006029963A1 (de) * | 2006-06-29 | 2008-01-03 | Armstrong Dlw Ag | Bodenbelag mit einer elektrisch leitfähigen und/oder antistatischen, transparenten, strahlen- oder thermisch gehärteten Lackierung auf Acrylpolymer-Basis |
| DE102007044302A1 (de) * | 2007-09-17 | 2009-03-19 | Bühler PARTEC GmbH | Verfahren zur Dispergierung von feinteiligen anorganischen Pulvern in flüssigen Medien unter Verwendung von reaktiven Siloxanen |
| US7851559B2 (en) * | 2007-11-13 | 2010-12-14 | Teknor Apex Company | Soft zero halogen flame retardant thermoplastic elastomers |
-
2013
- 2013-08-08 DE DE102013215713.4A patent/DE102013215713A1/de not_active Ceased
-
2014
- 2014-05-27 WO PCT/EP2014/060961 patent/WO2014206676A1/de active Application Filing
- 2014-05-27 CN CN201480047336.1A patent/CN105492547B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-05-27 EP EP14728144.8A patent/EP2997093B1/de not_active Not-in-force
- 2014-05-27 ES ES14728144.8T patent/ES2662963T3/es active Active
- 2014-05-27 US US14/901,486 patent/US20160369110A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5876636A (en) * | 1998-01-08 | 1999-03-02 | Xerox Corporation | Haleoelastomer and doped metal oxide compositions |
| CN101338154A (zh) * | 2008-08-12 | 2009-01-07 | 无锡市虎皇漆业有限公司 | 快干油罐导电防腐漆及其制备方法 |
| CN101508870A (zh) * | 2009-03-20 | 2009-08-19 | 武汉铁神化工有限公司 | 一种导静电防腐涂料及其制备方法 |
| CN102627903A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-08 | 广东新劲刚超硬材料有限公司 | 一种环保型水性防腐导静电涂料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014206676A1 (de) | 2014-12-31 |
| EP2997093A1 (de) | 2016-03-23 |
| CN105492547A (zh) | 2016-04-13 |
| ES2662963T3 (es) | 2018-04-10 |
| EP2997093B1 (de) | 2018-01-17 |
| DE102013215713A1 (de) | 2014-12-31 |
| US20160369110A1 (en) | 2016-12-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105492547B (zh) | 用于非静态设备上的电荷消除的表面涂层和方法 | |
| US10100203B2 (en) | Thermal control coatings | |
| CN100595248C (zh) | 防绝缘子覆冰涂料及其制备方法 | |
| JP5676816B2 (ja) | ガス絶縁開閉装置およびその製造方法 | |
| Guo et al. | AC flashover characteristics of insulators under haze–fog environment | |
| CN104903198A (zh) | 闪电防护装置及其制造方法 | |
| ES2707575T3 (es) | Cuerpo con composición limitadora de la tensión | |
| CN105706189B (zh) | 电子部件及其制造方法 | |
| Hu et al. | Comparison of AC flashover performance of snow-accreted insulators under natural and artificial simulation environments | |
| Wang et al. | Development of antithunder composite insulator for distribution line | |
| Thabet et al. | Improvement of electrical field distribution on non-ceramic insulators string using nanoparticles | |
| TWI646744B (zh) | 避雷結構 | |
| TWM557900U (zh) | 避雷結構 | |
| Wang et al. | Improvement in the electric field distribution of silicone rubber composite insulators by non-linear fillers | |
| Wang et al. | A Novel Anti‐Flashover Superhydrophobic Coating with Self‐Assembly Characteristic of Surface Energy Differences | |
| Michalik et al. | Semiconductive polymeric coatings for outdoor polymeric insulation | |
| CN203801090U (zh) | 环保智能型发热电缆 | |
| Hosseini et al. | Investigation of the influence of hydrophobicity and dry band on the electric field and potential distributions in silicon rubber insulator | |
| JP4420323B2 (ja) | 電荷放散性の白色の熱制御膜およびその熱制御膜を使用する構造 | |
| CN207676744U (zh) | 一种带防雷装置的绝缘子组件 | |
| WO2018001653A1 (de) | Blitzschutzanlage und verfahren zur herstellung dazu | |
| RU133546U1 (ru) | Теплоизоляционное покрытие | |
| Othman et al. | Effect of RTV coating on the electrical performance of porcelain insulator string under dry condition | |
| CN208208382U (zh) | 一种防鼠蚁防结冰电缆 | |
| Kumar et al. | Electric Field Modelling of Composite High Voltage Insulators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180302 Termination date: 20200527 |