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KR101622924B1 - 풍차 프로펠러 블레이드 및 이의 제조방법 - Google Patents

풍차 프로펠러 블레이드 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101622924B1
KR101622924B1 KR1020107028358A KR20107028358A KR101622924B1 KR 101622924 B1 KR101622924 B1 KR 101622924B1 KR 1020107028358 A KR1020107028358 A KR 1020107028358A KR 20107028358 A KR20107028358 A KR 20107028358A KR 101622924 B1 KR101622924 B1 KR 101622924B1
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블루 큐브 아이피 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 강화된 수지 매트릭스 중의 보강용 섬유를 포함하는 풍차 블레이드에 관한 것이다. 상기 수지 매트릭스는 (a) 하나 이상의 에폭시 수지 및/또는 하나 이상의 에폭시 비닐 에스테르 수지, (b) 하나 이상의 반응성 희석제, 및 (c) 적어도 하나의 양친매성 블럭 공중합체를 포함하는 조성물로부터 제조된다. 양친매성 블럭 공중합체는 적어도 2개의 상이한 폴리에테르 블럭들을 포함하고, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 약 0.5용적% 내지 약 10용적%의 양으로 상기 조성물에 존재한다.

Description

풍차 프로펠러 블레이드 및 이의 제조방법 {Windmill propeller blade and method of making same}
본 발명은 일반적으로 풍력 발전기용 프로펠러 블레이드(이하에서는 간단히 "풍차 블레이드"라고 함) 및 이러한 풍차 블레이드의 제조방법에 관한 것이다. 상기 풍차 블레이드는 경화되고(cured) 강화된(toughened) 에폭시 수지 매트릭스 중의 보강용(reinforcing) 섬유를 포함한다.
에폭시 수지는 액체 에폭시 수지 조성물을 섬유 보강재에 주입(infusion)한 다음 상기 조성물을 경화시킴을 포함하는 방법으로 풍차 프로펠러의 섬유-보강된 블레이드를 제조하는데 흔히 사용된다. 풍력 발전기의 프로펠러는 통상 전형적으로 적어도 20m 및 종종 약 40m 이하 또는 그 이상(예를 들면, 약 70m 이하)의 길이를 갖는 3개의 개별 블레이드를 포함한다. 프로펠러 블레이드의 길이로 인해, 특히 이들 블레이드가 사용중인 경우(즉, 프로펠러가 회전할 때) 블레이드에 적용되는 힘이 상당하여, 상기 매트릭스 수지 조성물에 강화제(toughening agent)를 가함으로써 매트릭스 에폭시 수지를 강화시키는 것이 바람직하거나 심지어 필요하다.
에폭시 수지용 강화제에는 다수의 타입이 있지만, 모두 가공상 문제를 야기하는 경향을 갖는다. 구체적으로, 반응성 액체 중합체는 높은 점도를 갖는 경향이 있는데, 이것은 주입 공정을 개질시켜야 함을 의미한다. 예를 들면, 미국 특허원 제2004/0053055 A1호는 액체 강화제의 사용을 교시하고 있지만, 가공에 적합한 점도를 나타내기 위해서는 생성된 조성물을 가열해야 함이 명백하다. 예를 들면, 상기 문헌의 섹션 0022에는 "경화 가능한 조성물을 약 100℉ 이상 또는 심지어 약 110℉ 이상의 온도에서 사용할 수 있다. 전형적인 작동 온도는 약 120℉ 부근이다. 상기 언급한 작동 온도에서, 경화 가능한 조성물은 약 450 이하, 또는 약 400 이하, 또는 약 350[cps] 이하의 점도를 갖는다"라고 제시되어 있다. 추가로, 이러한 비교적 낮은 점도를 수득하는 것은, 주위 온도 이상의 온도의 적용을 필요로 할 뿐만 아니라, 보강용 섬유에 주입되어 상기 조성물의 점도를 추가로 감소시키는 것을 돕는 저점도 반응성 희석제의 첨가를 필요로 한다.
코어-쉘 고무 또는 심지어 무기 입자와 같은 예비성형된 입자가 또한 에폭시 수지를 강화시키는데 사용될 수 있다[예를 들면, 문헌(Sprenger S. et al., "Rubber toughened FRCs optimized by nanoparticles", JEC-Composites, No. 19, August-September 2005, pp. 73-76) 참조]. 이러한 입자들은 먼저 에폭시 수지로의 분산을 필요로 하는데, 이것은 점성 에폭시 수지를 야기한다. 최종 제형을, 점도를 감소시키는 것을 돕는 반응성 희석제로 희석시킬 수 있지만, 너무 많은 반응성 희석제는 이로부터 성형되는 제품의 기계적 특성의 감소를 초래할 수 있다. 또한, 최종 복합재 블레이드의 핵심 성분인 섬유 매트릭스에 의한 주입 공정 동안, 이러한 예비성형된 입자의 일부가 액체 제형으로부터 여과될 가망성이 있다. 이것은, 더 적은 강화제가 전체 열경화 시스템 또는 적어도 이의 일부에 존재하기 때문에, 상기 복합재의 적어도 일부의 강인성에 있어서의 저하를 야기할 수 있다.
[발명의 요약]
본 발명자들은, 본 발명에 이르러, 생성되는 시스템(반응성 희석제를 포함함)이, 이것을 풍차 블레이드와 같은 대형 제품의 제조에 사용하기에 적합하게 만드는 점도를 주위 온도에서 나타내기 때문에, 액체 강화제를 에폭시 수지 시스템에 혼입할 경우 열의 적용을 요구하지 않는 종류의 액체 강화제를 밝혀냈다.
공지된 강화제들과 비교하여 본 발명의 강화제의 또 다른 이점은, 소정의 강화 레벨 및 동일한 온도에서 목적하는 가공 점도를 얻기 위해서는, 공지된 강화제보다도 본 발명의 강화제에서 훨씬 더 적은 반응성 희석제가 통상적으로 필요하다는 것이다. 이러한 이점의 의의는, 대부분의 경우 반응성 희석제가 경화된 섬유-보강 복합재의 기계적 특성에 불리한 영향을 미치므로 반응성 희석제를 가능한 적게 사용하는 것이 바람직하다는 것이다. 예를 들면, 종래의 강화제 및 가요제(flexibilizer)와는 달리, 본 발명의 액체 강화제는 통상적으로 수지의 유리 전이 온도 및/또는 복합재의 모듈러스에 상당한 영향을 미치지 않으면서 섬유-보강된 복합재의 파괴 인성의 (상당한) 증가를 제공할 것이다.
본 발명의 강화제의 또 다른 이점은, 강화제가 통상적으로 경화 공정을 감속시키며, 이에 따라, 섬유 보강재에 주입되는 조성물의 점도가 너무 빠르게 증가하는 것을 방지한다는 것이다. 이와 관련하여, 풍차 블레이드의 사이즈가 크기 때문에, 보강용 섬유 매트릭스에 완전히 주입하기 위해서는 수지 조성물에 상당한 시간을 제공하는 것이 필요함을 인지해야 한다. 에폭시 수지 조성물이 너무 빨리 경화되면, 상기 조성물이 추가의 투과를 위해 점성으로 되기 전에 섬유들의 간극을 완전히 통과할 수 없어, 섬유 보강재 내의 빈 공간 및 이에 따른 블레이드의 약화를 야기한다. 본 발명의 강화제는, 예를 들면, 에폭시 비닐 에스테르 수지와 같은 풍차 블레이드의 제조용 매트릭스 수지로서 사용될 수 있는 다른 수지들과 조합하여도 이들의 유리한 특성을 나타낼 것으로 예상된다.
본 발명은 강화된 수지 매트릭스 중의 보강용 섬유를 포함하는 풍차 블레이드를 제공한다. 상기 매트릭스는 (a) 하나 이상의 에폭시 수지 및/또는 하나 이상의 에폭시 비닐 에스테르 수지, (b) 하나 이상의 반응성 희석제, 및 (c) 하나 이상의 강화 양친매성(amphiphilic) 블럭 공중합체(즉, 하나 이상의 친에폭시(epoxyphilic) 블럭 및 하나 이상의 소에폭시(epoxyphobic) 블럭 둘 다를 포함하는 블럭 공중합체)를 포함하는 경화 가능한 조성물로부터 제조된다. 양친매성 블럭 공중합체는 적어도 2개의 상이한 폴리에테르 블럭들을 포함하며, 상기 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 약 0.5용적% 내지 약 10용적%의 양으로 상기 조성물에 존재한다.
하나의 측면에서, 성분(c)는 약 5용적% 이하 및/또는 약 1용적% 이상의 양으로 상기 조성물에 존재할 수 있다. 하나의 양태에서, 성분(c)는, 상기 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 적어도 약 1용적% 내지 약 5용적%의 양으로 상기 조성물에 존재할 수 있다.
또 다른 측면에서, 성분(b)는 약 5용적% 내지 약 25용적%의 양으로 상기 조성물에 존재할 수 있고/있거나 성분(a)는 약 30용적% 내지 약 95용적%의 양으로 존재할 수 있으며, 이들 각각은 상기 조성물의 총 용적을 기준으로 한다.
또 다른 측면에서, 상기 매트릭스 조성물은, 이로부터 제조된 제품의 파괴 인성을 제공할 수 있으며, 상기 파괴 인성은 당해 매트릭스 조성물과 동일한 초기 점도를 갖고 성분(a)와 성분(b)는 포함하지만 성분(c)는 포함하지 않는 비교용 조성물로부터 제조된 제품의 파괴 인성보다 더 높다. 예를 들면, 매트릭스 조성물로부터 제조된 제품의 파괴 인성(예를 들면, ASTM D 5045-93에 의해 측정함)은 비교용 조성물로부터 제조된 제품의 파괴 인성의 적어도 약 150%, 예를 들면, 적어도 약 200% 또는 적어도 약 250%일 수 있다. 또한, 상기 매트릭스 조성물의 점도는, 동일한 조건하에 비교용 조성물의 점도가 증가하는 속도와 대략 동일하거나 더 낮은 속도로 증가할 수 있다.
여전히 추가의 측면에서, 상기 매트릭스 조성물의 성분(c)는 적어도 4개의 탄소원자를 갖는 하나 이상의 알킬렌 옥사이드 단량체 단위를 포함하는 적어도 하나의 폴리에테르 블럭 A를 포함하는 하나 이상의 양친매성 블럭 공중합체를 포함할 수 있다(이하에서는 때때로 "블럭 공중합체 Ⅰ"이라고 함). 예를 들면, 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ은 폴리부틸렌 옥사이드 블럭, 폴리헥실렌 옥사이드 블럭, 폴리도데실렌 옥사이드 블럭, 및 폴리헥사데실렌 옥사이드 블럭으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 폴리에테르 블럭 A를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ은 2 또는 3개의 탄소원자를 갖는 하나 이상의 알킬렌 옥사이드 단량체 단위를 포함하는 적어도 하나의 폴리에테르 블럭 B를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ은 폴리에틸렌 옥사이드 블럭, 폴리프로필렌 옥사이드 블럭, 및 폴리(에틸렌 옥사이드-co-프로필렌-옥사이드) 블럭으로부터 독립적으로 선택되는 하나 이상의 폴리에테르 블럭 B를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ은 폴리(부틸렌 옥사이드)의 적어도 하나의 블럭 A 및 폴리(에틸렌 옥사이드)의 적어도 하나의 블럭 B를 포함할 수 있고/있거나 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ은 폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리(부틸렌 옥사이드) 블럭 공중합체 및 폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리(부틸렌 옥사이드)-b-폴리(에틸렌 옥사이드) 삼블럭(triblock) 공중합체 중의 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ 중의 하나 이상의 블럭 A와 하나 이상의 블럭 B의 중량 비는 약 10:1 내지 약 1:10일 수 있다.
본 발명의 풍차 블레이드의 또 다른 측면에서, 성분(c)는 (예를 들면, 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ에 더하어 또는 이 대신에), 상기 블럭 공중합체의 총 중량을 기준으로 하여, 약 70중량% 내지 약 95중량%의 하나 이상의 폴리(프로필렌 옥사이드) 블럭 및 약 5중량% 내지 약 30중량%의 하나 이상의 폴리(에틸렌 옥사이드) 블럭을 포함하는 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드) 블럭 공중합체인 하나 이상의 블럭 공중합체를 포함할 수 있다(이하에서는 때때로 "블럭 공중합체 Ⅱ"라고 함). 예를 들면, 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅱ는 약 20중량% 이하의 하나 이상의 폴리(에틸렌 옥사이드) 블럭을 포함할 수 있다.
본 발명의 풍차 블레이드의 또 다른 측면에서, 적어도 하나의 양친매성 블럭 공중합체는 약 1,000 내지 약 30,000의 수 평균 분자량(Mn)을 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 매트릭스 조성물의 성분(a)는 하나 이상의 에폭시 수지, 예를 들면, 다가 알콜의 폴리글리시딜 에테르, 다가 페놀의 폴리글리시딜 에테르, 폴리글리시딜 아민, 폴리글리시딜 아미드, 폴리글리시딜 이미드, 폴리글리시딜 히단토인, 폴리글리시딜 티오에테르, 에폭시화 지방산 또는 건성유, 에폭시화 폴리올레핀, 에폭시화 이-불포화 산 에스테르, 및 에폭시화 불포화 폴리에스테르로부터 선택된 하나 이상의 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 성분(a)는, 예를 들면, 비스페놀 화합물(예를 들면, 비스페놀 A 또는 비스페놀 F)의 디글리시딜 에테르와 같은, 다가 페놀의 적어도 하나의 폴리글리시딜 에테르를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 하나 이상의 에폭시 수지는 약 100 내지 약 3,000의 에폭사이드 당량(equivalent weight) 및/또는 25℃에서 적어도 약 1,000cps의 점도를 가질 수 있다.
본 발명의 풍차 블레이드의 또 다른 측면에서, 상기 매트릭스 조성물의 성분(a)는 하나 이상의 에폭시 비닐 에스테르 수지를 포함할 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 에폭시 비닐 에스테르 수지는 25℃에서 적어도 약 1,000cps의 점도를 가질 수 있다.
여전히 추가의 측면에서, 상기 매트릭스 조성물의 성분(b)는 25℃에서 약 100cps 이하인 점도를 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 매트릭스 조성물은 약 500cps 이하인 25℃에서의 점도를 가질 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 매트릭스 조성물은 하나 이상의 경화제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 풍차 블레이드의 또 다른 측면에서, 상기 보강용 섬유는 탄소 섬유, 흑연 섬유, 붕소 섬유, 석영 섬유, 산화알루미늄 섬유, 유리 섬유, 탄화규소 섬유, 및 아라미드 섬유 중의 하나 이상을 포함할 수 있고/있거나, 상기 보강용 섬유는, 보강용 섬유 + 매트릭스의 총 중량을 기준으로 하여, 약 5중량% 내지 약 80중량%의 양으로 존재할 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 풍차 블레이드는 적어도 약 20m의 길이(예를 들면, 적어도 약 30m의 길이 또는 적어도 약 40m의 길이)를 가질 수 있다.
본 발명은 또한 (이의 다양한 측면을 포함한) 상기한 바와 같은 섬유-보강된 풍차 블레이드 제조용 강화된 수지 매트릭스 조성물을 제공한다.
본 발명은 또한 (i) 보강용 섬유를 경화 가능한 수지 매트릭스 조성물과 배합하는 단계 및 (ii) 상기 매트릭스 조성물을 경화시키는 단계를 포함하는, 풍차 블레이드의 제조방법을 제공한다.
상기 매트릭스 조성물은 (a) 하나 이상의 에폭시 수지 및/또는 하나 이상의 에폭시 비닐 에스테르 수지, (b) 하나 이상의 반응성 희석제, (c) 적어도 하나의 양친매성 블럭 공중합체 및 (d) 하나 이상의 경화제를 포함한다. 상기 매트릭스 조성물의 성분(c)는 적어도 2개의 상이한 폴리에테르 블럭들을 포함하며, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 약 0.5용적% 내지 약 10용적%의 양으로 존재한다.
하나의 측면에서, 상기 방법은 상기 매트릭스 조성물을 보강용 섬유에 주입함을 포함할 수 있다. 예를 들면, 보강용 섬유는 매트릭스 조성물이 그 안에 주입되기 전에는 건조 상태일 수 있다.
본 발명의 방법의 또 다른 측면에서, 상기 매트릭스 조성물은 주입시 약 40℃ 이하, 예를 들면, 약 30℃ 이하의 온도일 수 있다.
또 다른 측면에서, 상기 방법은, 예를 들면, 약 30℃ 내지 약 150℃의 온도에서 매트릭스 조성물을 열 경화시킴을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점이 뒤따르는 본 발명의 설명에 기재될 것이며, 부분적으로, 설명으로부터 자명해지거나 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 본 발명은 기재된 설명 및 이의 청구항에 특히 지적된 조성물, 제품 및 방법에 의해 실현되고 달성될 것이다.
본 발명은 본 발명의 예시적인 양태의 비제한적인 예에 의해 도면을 참고로 하여 뒤따르는 상세한 설명에 추가로 기재되며, 여기서, 유일한 도 1은 아래 실시예 1 및 2에 기재된 매트릭스 조성물의 점도 대 경화 시간 및 온도의 그래프를 나타낸다.
달리 명시하지 않는 한, 화합물 또는 성분에 대한 참조는 화합물 또는 성분 단독 뿐만 아니라 화합물의 혼합물과 같은 다른 화합물 또는 성분과의 조합을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 단수형 "a," "an" 및 "the"는, 문맥이 달리 명백하게 지시하지 않는 한, 복수 관계를 포함한다.
달리 지시하는 경우를 제외하고는, 명세서 및 청구항에서 사용되는 성분의 양, 반응 조건 등을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로서 이해해야 한다. 따라서, 달리 지시하지 않는 한, 다음의 명세서 및 첨부된 청구항에 기재된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 수득하고자 하는 목적하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도 청구의 범위의 등가물의 원칙의 적용을 제한하려는 시도로서 고려되지 않으면서, 각각의 수치 파라미터는 유효 숫자의 수치 및 통상의 반올림 규정에 비추어 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서 내의 수치 범위의 설명은 그 범위내의 모든 수치 값 및 범위의 기술인 것으로 간주된다. 예를 들면, 범위가 약 1 내지 약 50인 경우, 이것은, 예를 들면, 1, 7, 34, 46.1, 23.7 또는 범위내의 다른 값 또는 범위를 포함하는 것으로 간주된다.
본원에 나타낸 상세한 사항은 예로서 나타내어지고, 단지 본 발명의 양태의 예시적인 논의를 위한 것이며, 본 발명의 원리 및 개념적인 양상의 가장 유용하고 쉽게 이해되는 설명으로 여겨지는 것을 제공하기 위해 제시되어 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세하게 본 발명의 양태를 보여주고자 하지는 않았으며, 본 발명의 몇 가지 형태를 실제로 구현할 수 있는 방법이 당업계의 숙련가들에게 자명하도록 설명되어 있다.
본 발명의 매트릭스 조성물의 성분(c)의 적어도 일부로서 사용하기에 적합한 폴리에테르 블럭 공중합체 Ⅰ의 비제한적인 예는, 알킬렌 옥사이드(예를 들면, 에틸렌 옥사이드(EO) 및/또는 프로필렌 옥사이드(PO))로부터 유도된 적어도 하나의 폴리에테르 블럭 B 및 적어도 4개의, 바람직하게는 약 20개 이하(예를 들면, 약 16개 이하 또는 약 12개 이하)의 탄소원자를 갖는 알킬렌 옥사이드(예를 들면, 부틸렌 옥사이드(BO)로서 일반적으로 공지되어 있는 1,2-에폭시 부탄)로부터 유도된 적어도 하나의 폴리에테르 블럭 A를 포함하는 폴리에테르 블럭 공중합체를 포함한다. 블럭 A는 또한 함께 공중합되어 블럭 A를 제공하는 C4 이상의 탄소 유사 단량체의 혼합물로 이루어질 수 있다. 블럭 A는 또한 EO와 같은 저분자량 공-단량체를 함유할 수 있다. 상응하는 블럭 공중합체 Ⅰ의 비제한적인 예가 예를 들면 국제 공개공보 제WO 2006/052726호에 기재되어 있다.
블럭 공중합체 Ⅰ은 2개 이상의 폴리에테르 블럭들을 함유할 수 있다. 상응하는 블럭 공중합체 Ⅰ의 비제한적인 예는 이블럭(diblock) 공중합체(BA); 직쇄 삼블럭 공중합체(BAB 또는 ABA), 직쇄 사블럭(tetrablock) 공중합체(ABAB); 고차 다블럭(higher order multiblock) 공중합체 (ABAB)xA 또는 (BABA)xB(여기서, x는 약 1 내지 약 3의 정수 값이다); 측쇄 블럭 공중합체; 성상(star) 블럭 공중합체; 및 이들의 배합물을 포함한다. 측쇄 블럭 구조 또는 성상 블럭 구조를 포함하는 양친매성 폴리에테르 블럭 공중합체는 적어도 하나의 블럭 A 및 적어도 하나의 블럭 B를 포함한다.
블럭 B의 비제한적인 예는 폴리에틸렌 옥사이드 블럭, 프로필렌 옥사이드 블럭, 폴리(에틸렌 옥사이드-co-프로필렌 옥사이드) 블럭, 폴리(에틸렌 옥사이드-ran-프로필렌 옥사이드) 블럭, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 본 발명에 사용하기 위한 양친매성 공중합체는 폴리에틸렌 옥사이드 블럭인 적어도 하나의 블럭 B를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 조성물의 성분(c)로서 또는 이의 일부로서 사용하기 위한 공중합체 Ⅰ의 폴리에테르 블럭 A는 4개 내지 약 20개의 탄소원자를 갖는 에폭시화 알파-올레핀의 단위를 포함할 것이다. 블럭 A의 비제한적인 예는 폴리부틸렌 옥사이드 블럭, 폴리헥실렌 옥사이드 블럭, 폴리도데실렌 옥사이드 블럭, 폴리헥사데실렌 옥사이드 블럭 및 이들의 혼합물을 포함한다. 알킬렌 옥사이드 블럭 A의 또 다른 예는 알케마(Arkema)로부터 시판되는 C10-C30+ 올레핀을 포함하는 Vikolox™ 에폭시화 알파 올레핀을 기본으로 하는 것들을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 사용하기 위한 양친매성 블럭 공중합체 Ⅰ은 적어도 하나의 폴리부틸렌 옥사이드 블럭을 포함한다.
물론, 폴리에테르 블럭 공중합체 Ⅰ가 다블럭 공중합체 구조를 갖는 경우, 블럭 A 및 B 이외에도 다른 블럭 세그먼트가 상기 블럭 공중합체에 존재할 수 있다. 블럭 공중합체 Ⅰ의 다른 블럭의 비제한적인 예는 폴리에틸렌, 폴리메틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물 뿐만 아니라 폴리에틸렌 프로필렌(PEP), 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리디메틸 실록산, 폴리알킬 메틸 메타크릴레이트, 예를 들면, 폴리에틸 헥실 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 사용하기 위한 블럭 공중합체 Ⅰ의 조성은 통상적으로 약 90중량% 폴리알킬렌 옥사이드 블럭 A와 약 10중량% 폴리알킬렌 옥사이드 블럭 B 내지 약 10중량% 폴리알킬렌 옥사이드 블럭 A와 약 90중량% 폴리알킬렌 옥사이드 블럭 B에 이를 것이다.
본 발명에 사용하기 위한 블럭 공중합체 Ⅰ(및 블럭 공중합체 Ⅱ)의 점도는 중요하지 않으며 광범위하게 가변적일 수 있다. 예를 들면, 25℃에서의 이들 블럭 공중합체의 동점도는 약 4,000cps(4,000mPa.s) 또는 그 이상으로 높을 수 있거나, 약 100cps 또는 그 이하로 낮을 수 있다. 이와 관련하여, 본 명세서 및 첨부된 청구항에 제시된 동점도의 값은, ASTM D445-06에 따라 측정할 수 있다.
상기한 블럭 공중합체 Ⅱ는, 주로 이들이 적어도 4개의 탄소원자를 갖는 알킬렌 옥사이드로부터 유도된 적어도 하나의 폴리에테르 블럭 A를 함유할 필요가 없다는 점에서, 상기 블럭 공중합체 Ⅰ과는 상이하다. 대신에, 이들은 비교적 높은 백분율(적어도 약 70중량%, 예를 들면, 적어도 약 80중량%, 적어도 약 85중량% 또는 적어도 약 90중량%)의 하나 이상의 폴리(프로필렌 옥사이드) 블럭을 함유한다. 시판중인 블럭 공중합체 Ⅱ의 비제한적인 예는 Pluronic L121 및 Pluronic 31R을 포함하며, 이들 둘 다는 BASF로부터 시판된다. 둘 다는 비교적 저농도의 PEO를 함유함을 특징으로 한다. Pluronic L121은 약 10중량%의 PEO를 함유하고, 평균 분자량이 약 4,400이며, 25℃에서의 점도가 1,200cps인 PEO-PPO-PEO 삼블럭 공중합체이다. Pluronic 31R은 약 10중량%의 PEO를 함유하고, 평균 분자량이 약 3,250이며, 25℃에서의 점도가 660cps인 PPO-PEO-PPO 삼블럭 공중합체이다. 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅱ는 본 발명의 조성물의 성분(c)로서 단독으로 사용되거나, 다른 양친매성 폴리에테르 블럭 공중합체(예를 들면, 상기한 바와 같은 하나 이상의 블럭 공중합체 Ⅰ)와 함께 사용될 수 있다. 추가로, 블럭 공중합체 Ⅰ와 같이, 블럭 공중합체 Ⅱ는 이블럭, 삼블럭, 사블럭 또는 그 이상의 다블럭 공중합체일 수 있으며; 이들은, 예를 들면, 직쇄, 측쇄, 성상 및 이들의 조합일 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 양친매성 폴리에테르 블럭 공중합체(c)는 종종 적어도 약 1,000, 예를 들면, 적어도 약 2,000 또는 적어도 약 3,000이지만, 통상적으로 약 30,000 이하, 예를 들면, 약 25,000 이하 또는 약 20,000 이하인 수 평균 분자량(Mn)을 가질 것이다.
각각의 블럭 세그먼트로부터의 소량의 단독중합체가 본 발명에서 사용하기 위한 최종 양친매성 폴리에테르 블럭 공중합체에 존재할 수 있다. 예를 들면, 블럭 공중합체 Ⅰ의 블럭(들) A 또는 블럭(들) B의 구조와 유사하거나 동일한 단독중합체 약 1용적% 내지 약 50용적%, 바람직하게는 약 1용적% 내지 약 10용적%가 성분(a) 내지 성분(c)를 포함하는 본 발명의 조성물에 존재할 수 있다.
본 발명의 매트릭스 조성물에 사용되는 양친매성 블럭 공중합체(c)의 가장 유리한 양은 중합체의 당량 뿐만 아니라 조성물로부터 제조하고자 하는 풍차 블레이드의 목적하는 특성을 포함한 각종 인자들에 따라 좌우된다. 일반적으로, 본 발명에서 사용되는 양친매성 블럭 공중합체(c)의 양은, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 적어도 약 0.5용적%, 예를 들면, 적어도 약 1용적% 또는 적어도 약 2용적%이지만, 약 10용적% 이하, 예를 들면, 약 8용적% 이하, 약 6용적% 이하 또는 약 5용적% 이하일 것이다. 블럭 공중합체(들)(c)은 다양한 형태로, 예를 들면, 그대로 또는 마스터배치 형태로 매트릭스 조성물의 나머지 성분들과 배합될 수 있다.
하나 이상의 폴리에테르 블럭 공중합체 Ⅰ 이외에도, 본 발명의 매트릭스 조성물은 하나 이상의 다른(부가적인) 양친매성 블럭 공중합체를 포함할 수 있다. 이의 비제한적인 예는 폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리(에틸렌-alt 프로필렌)(PEO-PEP), 폴리(이소프렌-에틸렌 옥사이드) 블럭 공중합체(PI-b-PEO), 폴리(에틸렌 프로필렌-b-에틸렌 옥사이드) 블럭 공중합체(PEP-b-PEO), 폴리(부타디엔-b-에틸렌 옥사이드) 블럭 공중합체(PB-b-PEO), 폴리(이소프렌-b-에틸렌 옥사이드-b-이소프렌) 블럭 공중합체(PI-b-PEO-PI), 폴리(이소프렌-b-에틸렌 옥사이드-b-메틸메타크릴레이트) 블럭 공중합체(PI-b-PEO-b-PMMA); 및 이들의 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 이러한 부가적인 양친매성 블럭 공중합체의 양은, 존재한다면, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 약 0.1용적%(예를 들면, 약 1용적%) 내지 약 30용적%(예를 들면, 약 20용적% 또는 약 10용적%)이다.
본 발명의 하나의 양태의 예시로서, 에폭시 수지(a)는 폴리에테르 블럭 공중합체(c), 예를 들면, 폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리(부틸렌 옥사이드)(PEO-PBO) 이블럭 공중합체와 블렌딩될 수 있으며, 여기서, PBO는 이블럭 공중합체의 에폭시 수지 비혼화성 소에폭시 블럭 A이고, PEO는 이블럭 공중합체의 에폭시 수지 혼화성 블럭 B이다.
PEO-PBO 블럭 공중합체는 일반적으로 화학식 (PEO)x-(PBO)y로 나타낼 수 있으며, 여기서, 각각의 첨자 x 및 y는 각각의 블럭에서의 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리부틸렌 옥사이드의 단량체 단위의 수이며, 양수이다. 다수의 경우에, 첨자 x 및 y는 각각 약 15 내지 약 85일 것이고, 구조적 부분 (PEO)x의 분자량은 약 750 내지 약 100,000일 것이며, 구조적 부분 (PBO)에 의해 나타내어지는 분자량은 약 1,000 내지 약 30,000일 것이다.
또한, 단일 PEO-PBO 이블럭 공중합체는 단독으로 사용할 수 있거나, 2개 이상의 PEO-PBO 이블럭 공중합체를 배합할 수 있다. 본 발명의 조성물의 하나의 양태에서, 약 20중량% PEO와 약 80중량% PBO 내지 약 80중량% PEO와 20중량% PBO를 갖고; 약 2000 이상의 PBO의 분자량(Mn) 및 약 750 이상의 PEO의 분자량(Mn)의 블럭 크기를 갖는 PEO-PBO 이블럭 공중합체가 사용된다.
일반적으로, 본 발명에서 사용되는 양친매성 블럭 공중합체(c)는 단일 합성 공정으로 제조할 수 있으며, 여기서, 하나의 단량체를 중합시켜 초기 블럭을 제조한 다음 제2 단량체 유형을 단순 도입하고, 이어서, 이를 중합 공정이 완료될 때까지 제1 블럭의 말단에 중합시킨다. 제1 블럭을 제조한 다음 제2 합성 단계에서 제2 블럭을 제1 블럭의 말단에 중합시켜 블럭을 별도로 제조하는 것이 또한 가능하다. 2개의 블럭 단편의 용해도에 있어서의 차이가 충분하여, 블럭 공중합체를 사용하여 각종 수지 재료를 개질시킬 수 있다. 블럭 공중합체(c)는, 예를 들면, 제I족 금속, 예를 들면, 나트륨, 칼륨 또는 세슘 조절된 음이온 중합에 의해 제조할 수 있다. 중합은 순수하게 또는 용매를 사용하여 수행할 수 있다. 중합 반응의 온도는, 예를 들면, 대기압 내지 대기압보다 약간 높은 압력에서 약 70℃ 내지 약 140℃일 수 있다. 블럭 공중합체(c)의 합성은, 예를 들면, 문헌[참조; Whitmarsh, R.H., in Nonionic Surfactants Polyoxyalkylene Block Copolymers; Nace, V.M., Ed.; Surfactant Science Series; Vol. 60; Marcel Dekker, N. Y., 1996; Chapter 1]에 기재된 바와 같이 수행할 수 있다. 바람직한 양태에서, 블럭 공중합체(c)의 블럭 세그먼트는 1,2-에폭시 알켄의 개환 중합에 의해 제조된다.
본 발명의 매트릭스 조성물의 성분(a)로서 또는 이의 일부로서 사용하기에 적합한 에폭시 수지는 광범위한 에폭시 화합물을 포함한다. 전형적으로, 에폭시 화합물은 폴리에폭사이드라고도 하는 에폭시 수지이다. 본원에서 유용한 폴리에폭사이드는 단량체성(예를 들면, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르, 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르, 노볼락계 에폭시 수지 및 트리스-에폭시 수지), 고분자량 고급 수지(예를 들면, 비스페놀 A로 고급화된(advanced) 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르) 또는 중합된 불포화 모노에폭사이드(예를 들면, 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 알릴 글리시딜 에테르 등), 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 가장 바람직하게는, 에폭시 수지는 분자당 평균 적어도 하나의 (및 바람직하게는 적어도 2개의) 펜던트 또는 말단 1,2-에폭시 그룹(즉, 인접 에폭시 그룹)을 함유한다.
본 발명에서 사용하기에 적합한 에폭시 수지의 비제한적인 예는 다가 알콜과 다가 페놀 둘 다의 폴리글리시딜 에테르; 폴리글리시딜 아민; 폴리글리시딜 아미드; 폴리글리시딜 이미드; 폴리글리시딜 히단토인; 폴리글리시딜 티오에테르; 에폭시화 지방산 또는 건성유, 에폭시화 폴리올레핀; 에폭시화 이불포화 산 에스테르; 에폭시화 불포화 폴리에스테르; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 다가 페놀로부터 제조된 폴리에폭사이드의 비제한적인 예는, 예를 들면, 전문이 본원에 참고로 인용되어 있는 미국 특허 제4,431,782호에 기재되어 있는 것들을 포함한다. 폴리에폭사이드는, 예를 들면, 1가, 2가 및 3가 페놀로부터 제조할 수 있으며, 노볼락 수지를 포함할 수 있다. 폴리에폭사이드는 또한 에폭시화 사이클로-올레핀; 뿐만 아니라 글리시딜 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 및 알릴글리시딜 에테르의 중합체 및 공중합체인 중합체성 폴리에폭사이드를 포함할 수 있다. 적합한 폴리에폭사이드의 비제한적인 예는 또한 미국 특허 제3,804,735호; 제3,892,819호; 제3,948,698호; 제4,014,771호 및 제4,119,609호; 및 문헌[참조; Lee and Neville, Handbook of Epoxy Resins, Chapter 2, McGraw Hill, N. Y. (1967)]에 기재되어 있다.
본 발명의 매트릭스 수지 조성물의 성분(a)로서 또는 이의 적어도 일부로서 사용하기에 적합한 추가의 수지는, 예를 들면, 국제 공개공보 제WO 2006/052728호, 제WO 2005/097893호 및 미국 특허 제6,329,475호에 기재된 것들과 같은 에폭시 비닐 에스테르 수지를 포함하며, 이들의 전문이 본원에 참고로 인용되어 있다. 에폭시 비닐 에스테르 수지(성분(a)로서 단독으로 또는 하나 이상의 에폭시 수지, 예를 들면, 상기한 것들과 함께 사용될 수 있는)의 구체적인 비제한적인 예는 DERAKANE라는 상품명으로 애쉬랜드 인코포레이티드(Ashland, Inc.)에 의해 공급되는 에폭시 비닐 에스테르 수지를 포함한다. 이러한 에폭시 비닐 에스테르 수지의 예는 대략 45%의 단량체성 스티렌을 함유하는 DERAKANE 411-350 에폭시 비닐 에스테르 수지로서 공지된 다목적 수지로 나타내어진다. 본 발명에서 사용될 수 있는 또 다른 DERAKANE 에폭시 비닐 에스테르 수지는, 예를 들면, 대략 50%의 단량체성 스티렌을 함유하는 DERAKANE 411-C-50 에폭시 비닐 에스테르 수지; 대략 36%의 단량체성 스티렌을 함유하는 DERAKANE 470-36 에폭시 비닐 에스테르 수지; 대략 33%의 단량체성 스티렌을 함유하는 DERAKANE 470-300 에폭시 비닐 에스테르 수지; DERAKANE 510-C-350 에폭시 비닐 에스테르 수지, 대략 33%의 단량체성 스티렌을 함유하는 브롬화된 비닐 에스테르 수지; 대략 45%의 단량체성 스티렌을 함유하는 DERAKANE 790 에폭시 비닐 에스테르 수지; DERAKANE 8084 에폭시 비닐 에스테르 수지, 및 대략 40%의 단량체성 스티렌을 함유하는 가요화된 에폭시 비닐 에스테르 수지를 포함한다.
에폭시 수지(및 에폭시 비닐 에스테르 수지)가 일반적으로 본 발명의 매트릭스 조성물에서 성분(a)로서 사용될 수 있지만, 본 발명에서 사용하기에 바람직한 에폭시 수지는 약 100 내지 약 3,000, 바람직하게는 약 150 내지 약 2,000의 에폭사이드 당량(epoxide equivalent weight; EEW)을 갖는 다가 알콜 또는 다가 페놀의 글리시딜 폴리에테르를 포함한다. 이러한 에폭시 수지는 통상적으로 적어도 2mol의 에피할로하이드린 또는 글리세롤 디할로하이드린을 1mol의 다가 알콜 또는 다가 페놀 및 충분량의 가성 알칼리와 반응시켜 할로하이드린과 배합함으로써 제조된다. 생성물은 하나 이상의 에폭사이드 그룹의 존재, 즉, 1 이상의 1,2-에폭시 당량을 특징으로 한다.
본 발명의 성분(a)로서 (또는 이의 일부로서) 사용하기 위한 에폭시 수지의 추가의 비제한적인 예는 또한 지환족 디엔-유도된 에폭사이드를 포함한다. 이러한 폴리에폭사이드는 열, 양이온 또는 광개시(예를 들면, UV 개시된 경화)에 의해 경화될 수 있다. 이의 비제한적인 예는 3,4-에폭시사이클로헥실메틸-3,4-에폭시사이클로헥실 카복실레이트; 1,2-에폭시-4-비닐-사이클로헥산; 비스(7-옥사바이사이클로[4.1.0]-헵트-3-일메틸 헥산디오산 에스테르; 3,4-에폭시사이클로헥산카복실레이트 메틸 에스테르; 및 이들의 혼합물을 포함한다.
에폭시 화합물은 또한 성분(a)로서의 (또는 이의 일부로서의) 에폭시 수지와 함께 본 발명에서 사용하기 위한 반응성 희석제 성분(b)의 비제한적인 예를 나타낸다. 이러한 에폭사이드 반응성 희석제의 예는 모노에폭사이드, 예를 들면, 부틸 및 고급 지방족 글리시딜 에테르, 페닐 글리시딜 에테르 및 크레실 글리시딜 에테르를 포함한다. 반응성 희석제(b)는 매트릭스 조성물의 작동 점도를 감소시키고, 제형에 더 양호한 습윤 특성을 제공하기 위해 사용된다. 물론, 폴리에폭사이드, 특히 디에폭사이드가 또한, 이들이 바람직하게 낮은 점도, 예를 들면, 약 100cps 이하, 예를 들면, 약 50cps 이하, 약 25cps 이하, 약 20cps 이하 또는 약 10cps 이하인 25℃에서의 점도를 갖는 한, 에폭사이드 반응성 희석제(b)로서 사용될 수 있다. 성분(b)에서 사용하기에 적합한 디에폭사이드의 비제한적인 예는 알칸디올 디글리시딜 에테르, 예를 들면, 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르를 포함한다. 물론, 에폭시 화합물과는 상이한 바람직하게 낮은 점도를 갖는 하나 이상의 화합물이 마찬가지로 (임의로, 하나 이상의 에폭사이드 반응성 희석제와 배합하여) 반응성 희석제(b)로서 사용될 수 있다.
성분(a)로서의 (또는 이의 일부로서의) 에폭시 비닐 에스테르 수지와 사용될 수 있는 반응성 희석제(b)의 비제한적인 예는 스티렌, 클로로스티렌; 메틸 스티렌, 예를 들면, s-메틸 스티렌 및 p-메틸 스티렌; 비닐 벤질 클로라이드, 디비닐 벤젠, 인덴, 알릴 스티렌, 알릴 벤젠; 불포화 에스테르, 예를 들면, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 및 아크릴산과 메타크릴산의 기타의 저급 지방족 에스테르; 알릴 아세테이트, 디알릴 프탈레이트, 디알릴 석시네이트, 디알릴 아디페이트, 디알릴 세바케이트, 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트), 트리알릴 포스페이트 및 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트); 트리알릴 포스페이트 및 기타의 알릴 에스테르; 비닐 톨루엔, 디알릴 클로로엔데이트(chloroendate), 디알릴 테트라클로로프탈레이트, 에틸렌 글리콜 디에타크릴레이트; 아미드, 예를 들면, 아크릴아미드; 및 비닐 클로라이드를 포함한다. 이들 반응성 희석제는 개별적으로 사용되거나 또는 이들 중의 2개 이상의 배합물로서 사용될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 매트릭스 조성물에 사용되는 매트릭스 수지(a)의 양은, 상기 매트릭스 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 약 30중량% 내지 약 95중량%일 수 있다. 종종 성분(a)는 적어도 약 50중량%, 예를 들면, 적어도 약 60중량%, 적어도 약 70중량% 또는 적어도 약 80중량%, 및 약 90중량% 이하의 양으로 존재할 것이다.
추가로, 매트릭스 조성물의 성분(a)의 25℃에서의 점도는 종종 적어도 약 1,000cps, 예를 들면, 적어도 약 2,000cps, 적어도 약 3,000cps, 적어도 약 4,000cps, 적어도 약 5,000cps, 적어도 약 6,000cps, 적어도 약 7,000cps 또는 적어도 약 8,000cps일 것이다.
본 발명의 경화 가능한 매트릭스 조성물은 통상적으로 또한 하나 이상의 경화제(curing agent)(때때로 고화제(hardener) 또는 가교결합제(cross-linking agent)라고도 함)를 포함할 것이다. 본 발명에서 경화제로서 유용한 것은 상기 수지(a)의 관능 그룹과 반응성인 적어도 하나의 그룹(예를 들면, 에폭시 수지의 에폭시 그룹 또는 에폭시 비닐 에스테르 수지의 에틸렌성 불포화 그룹)을 포함하는 화합물일 수 있다. 이러한 경화제의 화학이 에폭시 수지에 대한 이전에 언급한 저서에 기재되어 있다. 성분(a)로서의 (또는 이의 일부로서의) 에폭시 수지와 함께 본 발명에서 사용하기 위한 경화제의 비제한적인 예는 질소-함유 화합물, 예를 들면, 아민 및 이의 유도체; 산소-함유 화합물, 예를 들면, 카복실산 말단화된 폴리에스테르, 무수물, 페놀-포름알데히드 수지, 아미노-포름알데히드 수지, 페놀, 비스페놀 A 및 크레졸 노볼락, 페놀계-말단화된 에폭시 수지; 황-함유 화합물, 예를 들면, 폴리설파이드, 폴리머캅탄; 및 촉매적 경화제, 예를 들면, 3급 아민, 루이스산, 루이스 염기 및 상기 경화제들 중의 2개 이상의 배합물을 포함한다. 폴리아민, 디시안디아미드, 디아미노디페닐설폰 및 이들의 이성체, 아미노벤조에이트, 각종 산 무수물, 페놀-노볼락 수지 및 크레졸-노볼락 수지가 본 발명에서 사용하기에 바람직한 경화제의 예이다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 경화제의 추가의 비제한적인 예는 국제 공개공보 제WO 2004/020506호에 기재된 폴리에테르 폴리아민 경화제를 포함하며, 이의 전문은 본원에 참고로 인용되어 있다.
일반적으로, 경화제의 양은, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 약 1중량% 내지 약 70용적%일 수 있다. 본 발명에서 유용한 임의 성분으로서, 하나 이상의 경화 촉매를 매트릭스 조성물에 가할 수 있다. 경화 촉매의 비제한적인 예는 이미다졸 유도체, 예를 들면, 2-에틸-4-메틸 이미다졸; 3급 아민; 및 유기 금속성 염을 포함한다. 일반적으로, 경화 촉매(들)는, 경화 가능한 조성물의 총 용적으로 기준으로 하여, 0 내지 약 6용적부의 양으로 사용된다.
성분(a)로서의 (또는 이의 일부로서의) 에폭시 비닐 에스테르 수지와 배합하여 사용하기 위한 경화제의 비제한적인 예는 유리 라디칼 개시제, 예를 들면, 아조이소부티로니트릴을 포함한 아조 화합물, 및 유기 퍼옥사이드, 예를 들면, 3급-부틸 퍼벤조에이트, 3급-부틸 퍼옥토에이트, 벤조일 퍼옥사이드; 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 아세토아세트산 퍼옥사이드, 쿠멘 하이드로퍼옥사이드, 사이클로헥사논 하이드로퍼옥사이드 및 디쿠밀 퍼옥사이드를 포함한다. 바람직하게는, 촉매는, 상기 매트릭스 수지 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 0.03 내지 2.5중량부의 양으로 사용된다.
본 발명의 풍차 블레이드의 섬유 보강재에 사용하기에 적합한 물질의 비제한적인 예는 탄소/흑연, 붕소, 석영, 산화알루미늄으로부터 제조된 섬유; 아라미드(Aramid); 유리, 예를 들면, E 유리, S 유리, S-2 유리 또는 C 유리; 및 탄화규소 섬유 및 티탄-함유 탄화규소 섬유를 포함한다. 본 발명의 목적을 위해 사용될 수 있는 시판 섬유의 예는 유기 섬유, 예를 들면, KEVLAR™(제조원; DuPont); 산화알루미늄-함유 섬유, 예를 들면, NEXTEL™ 섬유(제조원; 3M); 탄화규소 섬유, 예를 들면, NICALON™(제조원; Nippon Carbon); 및 티탄 함유 탄화규소 섬유, 예를 들면, TYRRANO™(제조원; Ube)를 포함한다. 물론, 상이한 물질로부터 제조된 섬유의 배합물, 예를 들면, 유리와 탄소 섬유의 배합물(하이브리드)이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 풍차 블레이드에 사용하기 위한 보강재의 바람직한 예는 탄소 섬유, 및 유리와 같은 다른 물질과 배합한 탄소를 포함하는 섬유를 포함한다. 탄소 (및 기타의) 섬유는 일반적으로 연속 필라멘트 토우(continuous filament tow) 내지 절단 섬유(chopped fiber) 및 매트에 이르는 다수의 상이한 형태들로 공급된다. 섬유는 일방향 또는 다방향일 수 있다. 연속 필라멘트 탄소의 토우는 통상적으로 약 1,000 내지 약 75,000개의 개별 필라멘트를 함유하며, 이것은 직조 로빙(woven roving) 및 유리 섬유와 아리미드 섬유와의 하이브리드 직물로 직조되거나 편성될 수 있다. 비제한적인 예를 들면, 본 발명의 풍차 블레이드에 유용한 섬유 보강재(예를 들면, 탄소 섬유)는 직포, 직물, 메쉬, 웹 및/또는 섬유의 형태이거나, 일방향으로 배향된 평행 필라멘트의 직교형 적층물(cross-ply laminate)의 형태일 수 있다.
본 발명에 따르는 경화 가능한 수지 매트릭스 조성물은, 예를 들면, 충전제, 염료, 안료, 틱소트로프제(thixotropic agent), 습윤제, 계면활성제, 유동성 조절제, 안정제 및 용매와 같은 첨가제를 임의로 함유할 수 있다. 에폭시 및 에폭시 비닐 에스테르 수지와는 상이한 수지(예를 들면, 불포화 폴리에스테르)가 또한 임의 성분으로서 존재할 수 있다. 상기 수지 조성물에 사용되는 임의의 첨가제의 양은 최종 제형에 따라 일반적으로 0중량% 내지 약 70중량%일 수 있다.
본 발명의 매트릭스 조성물의 제조시, 상기 성분들은 액체 형태로 경화 가능한 조성물을 형성하기 위한 조건에서 공지된 수단에 의해 함께 혼합할 수 있다. 최종 조성물은 25℃에서의 점도가 통상적으로 약 1000cps 이하, 예를 들면, 약 700cps 이하, 약 500cps 이하, 약 400cps 이하, 또는 약 350cps 이하일 것이다. 본 발명의 경화 가능한 수지 매트릭스 조성물은 조성물의 성분들 모두를 임의의 순서로 함께 혼합함으로써 제조할 수 있다. 또는, 본 발명의 경화 가능한 수지 조성물은 성분(a) 내지 성분(c)를 포함하는 제1 조성물 및 경화제 성분을 포함하는 제2 조성물을 제조함으로써 제조할 수 있다. 매트릭스 조성물을 제조하는데 유용한 모든 다른 성분은 동일한 조성물에 존재할 수 있거나, 일부는 제1 조성물에 존재하고 일부는 제2 조성물에 존재할 수 있다. 그후, 제1 조성물을 제2 조성물과 혼합하여 경화 가능한 매트릭스 조성물을 형성할 수 있다. 그후, 경화 가능한 매트릭스 조성물을 섬유 보강재와 접촉시키고(바람직하게는 섬유 보강재에 주입하고) 경화시켜 열경화성 물질을 풍차 블레이드 형태로 제조할 수 있다.
임의로, 중성 용매를 블렌드에 사용하여 이의 성분들의 균질한 혼합을 촉진시킬 수 있지만, 이것이 바람직하지는 않다. 본 발명에서 사용하기 위한 용매의 비제한적인 예는 아세톤 및 메틸 에틸 케톤(MEK)을 포함한다.
본 발명의 매트릭스 조성물의 성분(c)(및 임의로 성분(b))를 성분(a)와 배합하는 대안적인 방법은 수지 제조 단계 동안 성분(c)(및 임의로 성분(b))를 수지 전진 반응기(resin advancement reactor)에 직접 혼입함을 포함한다. 이러한 양태에서, 본 발명의 조성물은, 예를 들면, 액체 에폭시 수지, 예를 들면, 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르, 다가 알콜, 예를 들면, 비스페놀-A 및 양친매성 블럭 공중합체, 예를 들면, EO/BO 블럭 공중합체 및/또는 PEO-PBO-PEO 삼블럭 공중합체를 포함한다.
수지의 가공이 전진 단계(advancement step)를 포함하는 경우, 본 발명의 매트릭스 조성물을 제조하는 또 다른 방법은 성분(c)(및 임의로 성분(b))를 전진 단계 전에 반응물에 가함을 포함한다.
본 발명의 매트릭스 조성물을 제조하는 여전히 또 다른 대안적인 방법은 성분(c)를 성분(a)를 경화시키는데 사용되는 경화제에 혼입함을 포함한다.
혼합 공정의 시간 및 온도는 중요하지 않지만, 일반적으로 성분들은 약 10℃ 내지 약 60℃, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 50℃, 더욱 바람직하게는 약 30℃ 내지 약 40℃의 온도에서 실질적으로 완전한 균질화가 달성될 때까지 충분한 시간 동안 배합될 것이다.
섬유 보강재 및 매트릭스 조성물은 어떠한 방식으로든 배합할 수 있다. 전형적으로, 주입 공정이 사용될 것이다. 다른 가능한 공정의 비제한적인 예는 수지 트랜스퍼 성형(resin transfer molding; RTM) 및 진공 지원 수지 트랜스퍼 성형(vacuum assisted resin transfer molding; VARTM)을 포함한다.
본 발명의 방법의 예시로서, 매트릭스 조성물은 약 40℃ 이하의 온도일 수 있으며, 이때 이것은 보강용 섬유에 주입된다.
본 발명의 매트릭스 조성물은 공지된 방식으로 경화시킬 수 있다. (열 경화를 위한) 경화 온도는 일반적으로 약 30℃ 이상, 예를 들면, 약 40℃ 이상일 것이며, 통상적으로 약 150℃ 이하, 예를 들면, 약 130℃ 이하 또는 약 110℃ 이하일 것이다.
본 발명의 방법의 바람직한 양태로서, 열 경화가 사용되며; 매트릭스 조성물의 경화는 약 30℃ 내지 약 150℃의 온도에서 수행된다.
조사 경화(irradiation cure) 또는 열 처리와 조사 처리의 조합이 또한 본 발명의 매트릭스 조성물을 경화시키는데 사용될 수 있다.
경화되고, 섬유 보강되고 강화된 에폭시 및/또는 에폭시 비닐 에스테르 수지 형태로 제조된 풍차 블레이드는 종종 적어도 약 20m, 예를 들면, 적어도 약 30m, 적어도 약 35m 또는 심지어 적어도 약 40m의 길이를 가질 것이다.
[실시예]
하기 실시예에서 사용되는 원료의 일부는 다음과 같다:
"PEO-PBO"는 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(부틸렌 옥사이드) 이블럭 공중합체를 나타낸다.
"PEO-PBO-PEO"는 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(부틸렌 옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드) 삼블럭 공중합체를 나타낸다.
D.E.R.® 383은 에폭사이드 당량이 175 내지 185이고, 실온에서의 점도가 약 9,500cps이며, 밀도가 1.16gms/cc인 액체 에폭시 수지(비스페놀 A의 디글리시딜 에테르)이다(제조원; The Dow Chemical Company).
BDDGE는 실온에서의 점도가 1 내지 6cps이고, 에폭사이드 당량이 165 내지 170이며, 밀도가 1.00gms/cc인 반응성 희석제인 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, Polystar® 67이다.
Jeffamine D230은 점도가 10 내지 15cps이고, 아민 수소 당량이 60인 아민 경화제인 폴리(옥시프로필렌 디아민)이다.
Vestamin IPD는 실온에서의 점도가 10 내지 20cps이고, 아민 수소 당량이 44이며, 밀도가 0.9225gms/cc인 아민 경화제인 이소포론 디아민이다.
AEP는 또 다른 아민 경화제인 아미노에틸피페라진이다.
제조 실시예 A: PEO - PBO 이블럭 공중합체의 제조
파트 A: 촉매화된 개시제의 제조
디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(979.1g; 8.16mol) 및 수산화칼륨(29.84g; 85중량%)을 폐쇄 시스템 반응 용기에서 배합하였다. 생성된 혼합물을 110℃로 가열하고, 진공에서 스트리핑하여 반응에서 형성된 물(< 500ppm)을 제거하였다.
파트 B: 부틸렌 옥사이드 중합체의 제조
상기 파트 A에서 제조된 촉매화된 개시제(123.9g; 대략 1mol의 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르)를 120℃로 가열하였다. 부틸렌 옥사이드(BO)(5355g, 74.38mol)를 반응 온도가 120℃에서 유지되도록 반응기에 서서히 공급하였다. 반응기로의 BO의 첨가가 완료된 후, 혼합물을 반응기내의 압력이 더 이상 감소하지 않을 때까지 증해시켰다. 반응 혼합물의 일부를 제거하여, 반응기에 생성물 3,052g을 남겼다. 더 많은 BO(1,585g; 22.01mol)를 반응 온도를 120℃로 유지시키는 속도로 서서히 가하였다. 반응기로의 BO의 첨가가 완료될 때, 혼합물을 압력이 안정해질 때까지 다시 증해시켰다.
파트 C: 최종 부틸렌 옥사이드 -에틸렌 옥사이드 블럭 공중합체의 제조
에틸렌 옥사이드(EO)(1,830g; 41.59mol)를 반응 온도가 120℃에서 유지되도록 위의 단계 B에서 제조된 부틸렌 옥사이드 블럭 중합체(4,016g)에 서서히 가하였다. 반응기로의 EO의 첨가가 완료될 때, 혼합물을 압력이 안정해질 때까지 증해시켰다. 그후, 충분한 빙초산을 혼합물에 가하여 혼합물의 pH를 6 내지 7(ASTM E70-90)로 되게 하였다. 이어서, 이송관(transfer line)에서의 생성물의 고화를 방지하기 위해 생성물 온도를 50℃ 이상으로 유지하면서 생성물을 이송관을 통해 저장 용기로 옮겼다. 최종 생성물, PEO-PBO 블럭 공중합체는, 중합체 OH 말단 그룹의 적정(ASTM D 4274-94, 방법 D)에 의해 측정되는 바와 같이, 수 평균 분자량이 5,397이었다.
제조 실시예 B: PEO - PBO - PEO 삼블럭 공중합체의 제조
다음의 변화를 제외하고는 위의 제조 실시예 A에서 사용된 PEO-PBO 이블럭 공중합체를 제조하는데 사용된 기본 과정을 당해 실시예에서 사용하여 PEO-PBO-PEO 삼블럭 공중합체를 제조하였다. 최종 PEO-PBO-PEO 생성물은 다음의 몰 비로 개시제/단량체를 함유하였다: 1mol의 프로필렌 글리콜/56mol의 부틸렌 옥사이드/62mol의 에틸렌 옥사이드.
파트 A: 촉매화된 개시제의 제조
프로필렌 글리콜을 DOWANOL PM 대신에 사용하였다. 또한, KOH의 수용액(46중량% 고체)을 사용하였다. 수성 KOH를 9중량%의 최종 촉매 농도를 제공하는 양으로 반응기에 가하였다. 반응 생성물로부터 물은 제거하지 않았다.
파트 B: 부틸렌 옥사이드 중합체의 제조
부틸렌 옥사이드를 2개의 배치로 가하였다. 중간체 부틸렌 옥사이드 블럭이 대략 1,000의 수 평균 분자량(Mn)을 갖도록 BO의 양을 조절하였다. 증해가 완료될 때, 최종 촉매 농도가 대략 1중량%로 되도록 더 많은 수성 KOH(46중량%)를 반응기에 가하였다. 진공하에 반응 생성물로부터 물을 제거한 다음; 추가의 BO를 반응기에 가하여 최종 부틸렌 옥사이드 중합체를 수득하였다. 최종 부틸렌 옥사이드 중합체의 수 평균 분자량은 대략 3,500이었다.
파트 C: 최종 PEO - PBO - PEO 삼블럭 공중합체의 제조
액체 생성물을 수득하기 위해, 에틸렌 옥사이드와 부틸렌 옥사이드의 혼합물(80/20중량%)을 상기 파트 B에서 제조된 부틸렌 옥사이드에 가하였다. 이 단계에서 소량의 부틸렌 옥사이드를 혼입하는 것은 PEO가 결정화되어 고체를 형성하는 경향을 두절하는데 도움이 된다. 최종 삼블럭 공중합체의 수 평균 분자량이 대략 6,800g/mol이 되도록 첨가되는 혼합물의 양을 조절하였다. 최종 반응 혼합물을 60℃로 냉각시킨 다음 규산마그네슘 상을 통해 중화시켜 최종 PEO-PBO-PEO 삼블럭 공중합체를 제공하였다.
실시예 1 (대조군)
DuoFoil로 라이닝(lining)된 14inch×12inch 알루미늄 금형을 사용하여 3.2mm 두께의 순수 수지 플라크(neat resin plaque)를 제조하였다. D.E.R.® 383 196.9g, BDDGE 32.1g, Jeffamine D230 51.8g, Vestamin IPD 9.6g 및 AEP 9.6g으로 이루어진 총 약 300g의 에폭시 수지 조성물을 실온에서 블렌딩하고, 모든 발포가 진정될 때까지 진공 챔버에서 탈기시켰다. 이어서, 조성물을 실온에서 금형에 부었다. 금형을 7O℃까지 가열하도록 프로그래밍된 강제 공기 대류식 오븐에 즉시 배치하여 7시간 동안 유지시킨 다음 강제 공기 대류식 순환 팬을 연속해서 작동시켜 주위 온도로 냉각시켰다. 생성된 플라크를 금형으로부터 제거하고, 포접물, 버블 및 결함에 대해 육안으로 검사하였다. 이어서, 플라크를 아래에 기재된 시험 과정에 따라 (i) 파괴 인성, (ii) 인장 특성 및 (iii) 유리 전이 온도를 시험하기 위한 시험 표본으로 기계가공하였다.
실시예 2 (강화된 시스템)
DuoFoil로 라이닝된 14inch×12inch 알루미늄 금형을 사용하여 3.2mm 두께의 순수 수지 플라크를 제조하였다. D.E.R.® 383 187g, BDDGE 30.5g, Jeffamine D230 49.3g, Vestamin IPD 9.1g, AEP 9.1g 및 상기 제조 실시예 3으로부터의 PEO-PBO-PEO 삼블럭 공중합체 15g으로 이루어진 총 약 300g의 에폭시 수지 조성물을 실온에서 블렌딩하고, 모든 발포가 진정될 때까지 진공 챔버에서 탈기시켰다. 이어서, 조성물을 실온에서 금형에 부었다. 금형을 7O℃까지 가열하도록 프로그래밍된 강제 공기 대류식 오븐에 즉시 배치하여 7시간 동안 유지시킨 다음 강제 공기 대류식 순환 팬을 연속해서 작동시켜 주위 온도로 냉각시켰다. 생성된 플라크를 금형으로부터 제거하고, 포접물, 버블 및 결함에 대해 육안으로 검사하였다. 이어서, 플라크를 아래에 기재된 시험 과정에 따라 (i) 파괴 인성, (ii) 인장 특성 및 (iii) 유리 전이 온도를 시험하기 위한 시험 표본으로 기계가공하였다.
시차 주사 열량계( DSC )에 의한 유리 전이 온도( Tg )
샘플 10 내지 20mg을 면도날을 사용하여 상기 실시예 1 및 2에 기재된 바와 같이 제조된 플라크로부터 절단하고 개방 알루미늄 팬에 배치하였다. 팬을 크림핑시킨 다음 TA 모델 Q1OO DSC 기기를 사용하여 1O℃/분으로 하여 실온에서 200℃까지 질소하에 동적 온도 스캔(dynamic temperature scan)에 적용시켰다. 1차 스캔으로부터의 Tg를 기록하였다. 결과가 아래 표 1에 제시되어 있다.
인장 시험
인장 시험은 인스트론(Instron) 기기에서 본원에 참고로 인용되어 있는 ASTM 방법 D638에 따라 플라크로부터 절단한 개뼈 모양 샘플에서 수행하였다. 시험은 2.5mm/분의 하중 속도(loading rate)를 사용하여 실온에서 수행하였다. 로드 셀이 하중을 기록하며, 변위계측기(extensometer)를 사용하여 변형을 측정하였다. 이들을 사용하여 인장 모듈러스, 인장 강도, 파단시 인장 변형률 및 항복시 인장 변형률을 계산하였다. 결과가 아래 표 1에 제시되어 있다.
파괴 인성
샘플을 전문이 본원에 참고로 인용되어 있는 ASTM D 5045-93에 따라 컴팩트 인장 표본 기하학을 사용하여 모드 I 파괴 인성에 대해 시험하였다. 샘플을 적당한 치수로 워터젯 절단하였다. 워터젯 절단은 크래킹을 피하고 잔류 응력이 거의 없는 시험 표본을 남기기 위해 사용하였다. 드라이 아이스로 냉각시킨 면도날을 표본의 쉐브론 노치(chevron notch)에 부드럽게 탭핑시킴으로써 스타터 크랙(starter crack)을 매우 주의해서 도입하였다. 표본을 클램프 및 다우얼 핀(dowel pin)에 의해 전기-기계적 인스트론 5566 시험 프레임 상에 부하하고, 일정한 변위 속도로 부하하였다. 컴퓨터 제어된 데이타 획득 시스템을 사용하여 시험 동안 하중 및 스트로크 데이타를 기록하였다. 각각의 샘플 플라크에 대해 약 5 내지 8개의 표본을 시험하였으며, 결과가 아래 표 1에 제시되어 있다.
실시예 1(대조군)* 실시예 2
DSC Tg 1(℃) 78 75
인장 항복 강도, MPa 67 59
인장 모듈러스, Gpa 3 2.8
항복시 인장 신도, % 4.6 4.4
파단시 인장 신도, % 9.7 13.9
파괴 인성(Mpa MA0.5) 1.05 내지 1.15 2.82 내지 2.92
* 본 발명의 실시예는 아님.
위의 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 강화된 조성물에 대한 파괴 인성 및 파단시 변형률은 대조군보다 훨씬 높으며, 이것은 강화된 조성물의 더 우수한 인성을 나타낸다. 강화된 시스템에 있어서의 이러한 인성 증진은 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 유리 전이 온도와 같은 주요 열 특성 및 인장 모듈러스와 같은 기타의 기계적 특성을 유지시키되 손상시키지는 않는다.
점도 측정
아래에 기재된 점도 시험을 위해 대조군 조성물 및 강화된 조성물에 사용되는 제형은 상기 실시예 1 및 2에서 사용되는 것과 동일하였다.
ARES 유량계를 사용하는 평행판 유량 측정(Parallel Plate Rheometry)을 사용하여 동일한 온도 프로파일에 적용된 제형(강화된 제형 및 강화되지 않은 제형)에 대한 시간의 함수로서 점도 증가(viscosity build up)를 추적하였다. 점도 증가는 시스템의 반응성의 함수이며, 더 낮은 점도 증가는 감소된 반응성을 나타낸다. 표준 40mm 판을 사용하였으며, 판 사이에 삽입된 샘플을 1Hz의 일정한 주파수에 적용시켰다. 샘플을 다음의 온도 프로파일에 적용시켰다: 40℃에서 1시간에 이어 0.25℃/분으로 하여 70℃로 온도 상승(temperature ramp). 이것은 풍차 블레이드에 사용되는 주입 동안 발생하는 온도 프로파일과 유사하다.
본 발명의 가공 이점은 도 1을 검토함으로써 인지할 수 있다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 강화된 시스템의 점도 증가(아래 곡선)는 대조군의 점도 증가(중간 곡선)보다 느린데, 이것은 강화된 시스템의 감소된 반응성을 나타낸다. 또한, 도 1로부터 대조 시스템 및 강화된 시스템의 초기 점도는 동일함을 주지해야 한다. 이것은 CTBN(카복실-말단화된 폴리부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체) 등과 같은 다수의 강화제에서 흔히 있는 일은 아니며, 이러한 첨가제의 첨가는 점도에 있어서의 급등을 초래하여 가공상의 어려움을 야기한다.
본 발명이 이의 특정 버전과 관련하여 상당히 상세하게 기재되어 있지만, 다른 버전도 가능하며, 나타낸 버전의 변화, 변경 및 등가물은 명세서의 판독 및 도면의 검토시 당해 기술분야의 숙련가들에게 자명해질 것이다. 또한, 본원의 버전의 다양한 특징들을 다양한 방식으로 조합하여 본 발명의 추가의 버전을 제공할 수 있다. 추가로, 특정 용어가 서술상의 명쾌함을 목적으로 사용되지만, 본 발명을 제한하지는 않는다. 따라서, 첨부된 청구항은 본원에 담겨있는 바람직한 버전의 기재사항으로 제한되지 않아야 하며, 본 발명의 범위내에 드는 이러한 모든 변화, 변경 및 등가물을 포함해야 한다.
지금까지 본 발명을 충분히 기재하였지만, 당해 기술분야의 통상의 숙련가들은 본 발명의 방법이 본 발명 또는 이의 모든 양태들의 범위를 벗어나지 않으면서 광범위한 등가 범위의 조건, 제형 및 다른 파라미터로 수행될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (22)

  1. 매트릭스 조성물로부터 제조된 수지 매트릭스 중의 보강용 섬유를 포함하고, 여기서 상기 매트릭스 조성물이 (a) 하나 이상의 에폭시 수지, (b) 하나 이상의 반응성 희석제, 및 (c) 적어도 2개의 상이한 폴리에테르 블럭을 포함하고, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 0.5용적% 내지 10용적%의 양으로 상기 조성물에 존재하는 적어도 하나의 양친매성(amphiphilic) 블럭 공중합체를 포함하는, 풍차 블레이드(windmill blade)로서,
    상기 양친매성 블럭 공중합체 성분(c)가 적어도 하나의 폴리에테르 블럭 A 및 적어도 하나의 폴리에테르 블럭 B를 포함하고,
    상기 폴리에테르 블럭 A가 폴리부틸렌 옥사이드 블럭, 폴리헥실렌 옥사이드 블럭, 폴리도데실렌 옥사이드 블럭 및 폴리헥사데실렌 옥사이드 블럭으로부터 독립적으로 선택되고,
    상기 폴리에테르 블럭 B가 폴리에틸렌 옥사이드 블럭, 폴리프로필렌 옥사이드 블럭 및 폴리(에틸렌 옥사이드-co-프로필렌-옥사이드) 블럭으로부터 독립적으로 선택되고,
    상기 양친매성 블럭 공중합체 성분(c) 중의 폴리에테르 블럭 A 대 폴리에테르 블럭 B의 중량 비가 10:1 내지 1:10이고,
    상기 에폭시 수지 성분(a)가, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 30용적% 내지 90용적%의 양으로 존재하고;
    상기 반응성 희석제 성분(b)가, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 5용적% 내지 25용적%의 양으로 존재하며;
    상기 양친매성 블럭 공중합체 성분(c)가, 상기 매트릭스 조성물의 총 용적을 기준으로 하여, 1용적% 내지 5용적%의 양으로 존재하는, 풍차 블레이드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스 조성물이 ASTM D445-06에 기재된 방법에 의해 측정된 바와 같이 25℃에서 500cps 이하의 초기 점도를 갖고; ASTM D5045-93에 기재된 방법에 의해 측정되는 상기 매트릭스 조성물로부터 제조된 제품의 파괴 인성이, 당해 매트릭스 조성물과 동일한 초기 점도를 갖고 상기 에폭시 수지 성분(a)와 상기 반응성 희석제 성분(b)만을 포함하는 비교용 조성물로부터 제조된 제품의 파괴 인성의 적어도 150%이고; 상기 매트릭스 조성물의 점도 증가가 시간의 함수로서 동일한 온도 프로파일의 조건하에 비교용 조성물의 것보다 더 느린, 풍차 블레이드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 양친매성 블럭 공중합체 성분(c)가 폴리(부틸렌 옥사이드)의 적어도 하나의 블럭 A 및 폴리(에틸렌 옥사이드)의 적어도 하나의 블럭 B를 포함하거나; 상기 양친매성 블럭 공중합체 성분(c)가 폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리(부틸렌 옥사이드) 블럭 공중합체 및 폴리(에틸렌 옥사이드)-b-폴리(부틸렌 옥사이드)-b-폴리(에틸렌 옥사이드) 블럭 공중합체 중의 하나 또는 둘 다를 포함하는, 풍차 블레이드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 양친매성 블럭 공중합체 성분(c)가, 상기 블럭 공중합체의 총 중량을 기준으로 하여, 하나 이상의 폴리(에틸렌 옥사이드) 블럭 5중량% 내지 30중량% 및 하나 이상의 폴리(프로필렌 옥사이드) 블럭 70중량% 내지 95중량%를 포함하는 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드) 블럭 공중합체를 포함하는, 풍차 블레이드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 블럭 공중합체가 하나 이상의 폴리(에틸렌 옥사이드) 블럭을 20중량% 이하로 포함하고; 상기 적어도 하나의 양친매성 블럭 공중합체가 1,000 내지 30,000의 수 평균 분자량(Mn)을 갖는, 풍차 블레이드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 성분(a)가 다가 알콜의 폴리글리시딜 에테르, 다가 페놀의 폴리글리시딜 에테르, 폴리글리시딜 아민, 폴리글리시딜 아미드, 폴리글리시딜 이미드, 폴리글리시딜 히단토인, 폴리글리시딜 티오에테르, 에폭시화 지방산 또는 건성유, 에폭시화 폴리올레핀, 에폭시화 이-불포화 산 에스테르, 및 에폭시화 불포화 폴리에스테르로부터 선택되는, 풍차 블레이드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 에폭시 수지 성분(a)가 비스페놀 화합물의 디글리시딜 에테르를 적어도 하나 포함하고; 성분(a)가 100 내지 3,000의 에폭사이드 당량(epoxide equivalent weight)을 갖는, 풍차 블레이드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 성분(a)의 25℃에서의 점도가 적어도 1,000cps이고; 상기 반응성 희석제 성분(b)의 25℃에서의 점도가 100cps 이하이며; 상기 매트릭스 조성물의 25℃에서의 점도가 1,000cps 이하인, 풍차 블레이드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 매트릭스 조성물이 하나 이상의 경화제를 추가로 포함하는, 풍차 블레이드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 보강용 섬유가 탄소 섬유, 흑연 섬유, 붕소 섬유, 석영 섬유, 산화알루미늄 섬유, 유리 섬유, 탄화규소 섬유, 또는 아라미드 섬유 중의 하나 이상을 포함하고; 상기 보강용 섬유가, 보강용 섬유 + 매트릭스의 총 중량을 기준으로 하여, 5중량% 내지 80중량%의 양으로 존재하는, 풍차 블레이드.
  11. 제1항에 있어서, 상기 풍차 블레이드의 길이가 적어도 20m인, 풍차 블레이드.
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