風力タービンブレードの製造は、熱硬化複合技術に基づいています。 しかしながら、熱可塑性複合材料は、リサイクル性および他の利点を提供する。 補強された熱可塑性樹脂がロータブレードを製造するために使用される場合、それらは熱硬化性樹脂よりも大きな利点を提供する。 第1に、熱可塑性プラスチックは、加熱するとプラスチックであり、永久熱硬化性プラスチックとは異なり可塑性を保持する。 したがって、耐用年数の終わりに、熱可塑性ブレードを加熱およびリサイクルによって成形することができる。 ブレード製造で毎年数十万トンの複合材料が使用されていると仮定すると、これはますます重要な市場メリットを生み出します。
1.利点と欠点
利点1：リサイクル可能
耐用年数の終わりに、熱可塑性ブレードを加熱してリサイクル用のものを形成することができます。
利点2：短い硬化サイクル
熱可塑性樹脂は、硬化サイクルの障害を解決し、熱硬化ブレードの生産速度を遅くする。 成形されたブレードは、加熱下で脱型することができ、製造プロセスをさらに加速させる。 コンポーネントは、局所的な界面を加熱して溶接することによって、共硬化または接続することができる。 小さな部品はペレット射出成形を使用できます。
利点3：強度と剛性が高い
強化された熱可塑性樹脂は、同じ重量の熱硬化性樹脂よりも強くてもよく、その結果、より軽い構造が得られる。 これらのプラスチックのブレード設計の最適化は、異なる構成をもたらす可能性がある。 たとえば、翼を飛行機の翼のように設計し、リブと梁で補強することで、設計者は現在ブレードで使用されている多くの構造コアを排除できます。 フォームやその他の芯材は樹脂を吸収し、重量とコストを追加し、成形する必要があります。
使用時には、雨や雪などに対する耐性が熱硬化性プラスチックの耐性より優れており、通常、耐損傷性が高く、亀裂成長が遅くなります。 その長期間の特性のために、熱可塑性樹脂はより良好な耐衝撃性を有し、目に見えるくぼみを示す傾向がある。 熱硬化性複合材とは異なり、それらはラミネート内に隠れており、表面に欠陥を示さない。
欠点1：疲れ抵抗が低い
強化熱可塑性樹脂の疲労特性は、繊維とプラスチックマトリックスとの間の弱い結合のために、むしろ貧弱である。 2つの間の接続は機械的である。 化学的な結合ではなく、硬化プロセス中の繊維の周りのマトリックス樹脂の収縮である。 従来のカップリング剤は、ガラス繊維、炭素繊維、および熱硬化性樹脂の結合を改善するために使用されるが、熱可塑性樹脂にはほとんど影響を与えない。
欠点2：熱/湿潤性能は一般に熱硬化性樹脂よりも悪い
熱水分はマトリックスを膨張させ、機械的接続を緩め、マトリクス分子鎖を繊維に沿って摺動させるので、熱/湿潤特性は一般に熱硬化性樹脂の特性よりも劣る。 さらに、ほとんどの熱可塑性樹脂は加工が困難であり、溶融状態での粘度が高いということは、樹脂が長繊維連続繊維に完全に浸透できることを保証するために、より高い加工温度および硬化圧力が必要であることを意味する。 金型の必要性および高いエネルギー消費のために、コストが上昇する。
2.国内外の研究状況
外国人：Eire複合材のグリーンブレードプロジェクト
アイルランドでは、Galway State Universityの複合技術研究ユニット、リムリック大学のリサーチチーム、および商業会社のEire Compositesがこの最新の技術をさらに研究しました。 両大学ともAPLC-12複合材を幅広く研究しており、Eire Compositesは熱可塑性複合風力タービンブレードとナセルカバーの製造用の液体成形技術を積極的に開発しています。 Green Bladeプロジェクトでは、Eire Composites社は、三菱重工業、Ahlstrom Fiberglass、Cyclicsを含む共同研究（子会社EireCompositeTeo）を共同開発し、長さ12.6メートルのブレードサンプルを製造し、試験を実施しています。 この作業は、本来、フルサイズの熱可塑性複合材ブレードの開発と認定につながります。
海外：デンマークのブレード会社の新しいブレード技術開発プロジェクトBladeKing
いくつかの大手ブレードメーカーの中で、デンマークのLM社はこの仕事に密接に従っており、世界最大の風力タービンブレードメーカーです。 同社は通常の状況下では、要件を満たすのに十分速くブレード生産を行うことはほとんどできないため、最新のブレード技術開発プロジェクトBladeKingの一環として、現在の生産サイクルを半減させたいと考えています。 同社は、生産サイクルを削減する熱可塑性樹脂の能力に魅了されており、2015年までに新しいプラスチックを市場に投入する鍵となる可能性があります。将来のオフショア風力タービン用に非常に大きなブレードを製造するために、また必要です。 これはBladeKingプロジェクトの別の焦点です：自動化された繊維層またはテープ層を使用して金型内の繊維の積層をスピードアップします。 RisoDTUとAalborg大学はLMと共にBladeKingプロジェクトを調査し、デンマーク国立先端技術基金は部分的なスポンサーシップを提供した。
国内：Zhongke Hengyuanは長繊維強化熱可塑性ブレードの開発にRTPと協力
湖南Zhongke Hengyuan風力産業技術有限公司は、グリッドから供給されていない領域に適した小型風力タービンを設計、製造しています。 同社は、米国のRTP Corp.の長いガラス繊維強化熱可塑性プラスチックを使用して、成形風力タービンブレードを射出します。 報告書によると、同社はRTPと協力して、射出成形材料の強度/重量比が最も高いため、非常に長い繊維強化製品を開発して使用しています。 長いガラス繊維強化材料は、高いモジュラスと耐衝撃性を提供し、環境条件に関係なくブレードの形状を維持する。 優れた寸法安定性は、ブレードが風上角を変化させるのを効果的に防止することができ、タービンの効率を大幅に改善し、特に非常に湿気の多い乾燥状態において顕著になる。
3.要約
世界の風力発電市場の加速的な発展により、ブレード供給者は能力を拡大するだけでなく、将来の需要に対応するために生産プロセスをスピードアップする技術を見つけることができました。 熱可塑性樹脂の潜在的な利点は、これを達成するのに役立ち、非常に大きなブレードの構造的実現可能性を強化し、引退後のブレードの再現性を解決することもできます。 風力エネルギー分野では、これらの実際のプラスチックは、ますます需要が高まっているため、革新的な技術であることが分かります。
