用于降低拖曳的可剥离的膜组件和涂层的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于降低拖曳（dragreduction)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。
[0002] 发明背景
[0003] 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，g卩，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。
[0004]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。
[0005] 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。
[0006]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。
[0007] 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】
[0008]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。
[0009] 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。
[0010] 在仍然的其他实施方案中，一种层合体包括膜，其包括有机溶剂可透过的材料， 在该膜的第一表面的至少一部分上的涂层（A)，和在该膜的第二表面上的粘结剂。该涂层 (A) 包括与该膜的材料有反应性的材料。该层合体还可以包括在该粘结剂上的剥离衬垫 (releaseliner)。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。可 使该膜纹理化，和涂层（A)可以将该纹理体现到涂层（A)的外表面上。可使该膜和涂层（A) 纹理化来包括肋条结构，锯齿图案，圆齿图案，叶片图案或者其组合。
[0011] 根据本发明的其他实施方案，一种降低基底上的拖曳的方法，其包括将膜施用到 基底的至少一部分上，和将涂层（A)施用到该膜的至少一部分上。该膜包括有机溶剂可透 过的材料，和涂层（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。可使该膜纹理化，和在将涂层（A)施用到该膜 上后，可使该涂层（A)纹理化。可使该膜纹理化来包括肋条结构，锯齿图案，圆齿图案，叶片 图案或者其组合。涂层（A)可以是基于聚氨酯的涂层。该涂层（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。
【附图说明】
[0012] 当结合下面的附图来考虑时，本发明的这些和其他特征和优点通过参考下面的详 细说明而更好的理解，其中：
[0013]图1是一种实施方案的膜组件的横截面图；
[0014]图2a是一种示例性实施方案的施用到基底上的膜组件的横截面示意图；
[0015] 图2b是另一示例性实施方案的施用到基底上的膜组件的横截面示意图；
[0016] 图2c是在微结构化基底上的涂层的横截面示意图；
[0017]图2d是根据本发明的一种实施方案的层合体的部分横截面示意图；
[0018]图3a是在基底上的一种示例性结构化膜的顶视图；
[0019] 图3b是一种实施方案的肋条结构的示意图；
[0020] 图3c是另一实施方案的肋条结构的示意图；
[0021] 图4a和4b是表示在涂覆之前（4a)和之后（4b)实施例1的微结构化膜的表面轮 廓的图；
[0022] 图5a和5b是在涂覆之前（5a)和之后（5b)实施例1的微结构化膜的照片；
[0023] 图6是比较了在以两种不同厚度涂覆之前和之后，实施例2的微结构化膜的表面 轮廓的图；和
[0024] 图7是比较了在以两种不同厚度涂覆之前和之后，实施例3的微结构化膜的表面 轮廓的图。
【具体实施方式】
[0025] 参见图1，在本发明的实施方案中，一种拖曳降低组件包括基底110,附着在该基 底的至少一部分上的膜120,和在该膜的至少一部分上的涂层（A) 130。膜120包括有机溶 剂可透过的材料，和涂层（A) 130包括与该膜的材料有反应性的材料。在本发明的一些实施 方案中，使该膜纹理化以具有微结构，和涂层（A)符合该膜的纹理，以使得该纹理化膜的轮 廓呈现（readthroughto)在该涂层的表面上。根据本发明的组件当用于高速载体例如航 空航天器，船舶，风力涡轮机和汽车时，提供了拖曳降低。作为此处使用的，措辞"体现该膜 的纹理"、"模拟该膜的纹理"、"将该膜的轮廓呈现到涂层（A)的表面上"和类似措辞全部用 于表示涂层（A)呈现和如实再现了下面的膜上的纹理，以使得该涂层的外表面如实再现了 该膜的纹理。
[0026] 该膜的微结构可以采取任何合适的形状，例如肋条结构，锯齿图案，圆齿图案，叶 片图案或者其组合。在一种实施方案中，例如该微结构可以如图3a所描绘，其显示了与飞 机的某些部件飞行方向对齐的肋条结构。在另外一种实施方案中，该肋条结构通常具