夾心材料：葉片變革之源（上）

   經機械處理的夾心材料（圖片來自西門子公司）

    夾心材料供應商Nida-Core公司（位于美國佛羅里達州圣露西縣）的市場總監Jack Lugus陳述說，樹脂的價格已成為風機葉片制造商一個主要關心的問題。他說：“我們行業中所存在的最大問題就是給樹脂定價。夾心結構中有可能削減價格的任何因素都會是一個重要優勢。”

    由苯乙烯-丙烯腈泡沫（SAN）及聚氯乙烯泡沫（PVC）制成的芯材比巴沙木的密度小（大約為4 lb/ft³），不過其價格也比巴沙木的高。苯乙烯-丙烯腈（SAN）泡沫與聚氯乙烯泡沫（PVC）都是熱固性制劑，可以提供結構支持，但如果想達到與巴沙木一樣高的物理性能，其厚度必須大約是巴沙木的兩倍。因此，泡沫往往會用在需要節約重量，同時對強度和硬度還有一定要求的部位——主要用在葉片殼板長約為20米的中間部分及剪切腹板上。
   
    在注射過程中，不論采用何種芯材，工作人員都需要對樹脂流進行精心管理以確保浸潤效果。這一過程包括在芯材表面制造流道及其它機械結構來加快樹脂的傳遞，同時確保樹脂流鋒在芯材兩側的表面上均勻的流動。聚氯乙烯（PVC）泡沫的缺點是，在固化過程中，它會釋放氣體，導致夾心結構的分層。與巴沙木一樣，在制造過程中，也必須對苯乙烯-丙烯腈（SAN）泡沫和聚氯乙烯泡沫（PVC）進程機械處理（切割），從而使芯材達到與模具表面完全相符的效果。此外，還會會通過增加溝槽的樹脂吸收量來增加葉片的重量。

    極具潛力的芯材競爭對手
   
    在泡沫芯材市場上，最新出現了一種聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）。目前，它在成熟風電業中的應用正處于高潛力，初步發展階段。聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）之所以受關注有很多原因，不過最終還是要歸結為一個事實，即它與聚氯乙烯泡沫（PVC）不同，是一種熱固性塑料，具有以下特點：

    它是可回收利用產品，并由回收物質制造而成。（通常，它是由廢棄PET瓶子制造而成的。）

    聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）采用拉擠工藝制造而成，因此在密度控制及機械性能上具有更高的一致性。

    固化過程中，當與預浸材料接觸時，它不會釋放氣體。

    可采用火線或激光工藝對其進行熱切割，這樣它就可以形成新奇的表面。

    聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）具有可再熔性。因此在加熱固化的過程中，在無任何粘合劑的條件下，它就可以與大部份面板層壓材料熔接在一起。
   
    同樣，由于它具有可熱壓成型性，因此在不對其進行任何機械處理（切割）的條件下，就可以將其預制成特定的形狀或規格。（聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）的這一可成型性非常值得注意，它是PET的潛在優勢。在風機葉片產品中，目前該材料并未得到廣泛的使用。）
   
    作為一種結構泡沫，聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）的密度只要稍微再高一點就能與苯乙烯-丙烯腈（SAN）泡沫和聚氯乙烯泡沫（PVC）的機械強度和硬度相媲美。但是，如果想與巴沙木的強度和硬度相抗衡，那么它的密度就需要有顯著提高。3A Composites Core Materials（前加鋁復合材料公司）市場部經理Joe Pantalone發表評論說：“從一種嚴格意義上的機械關系或物理關系來講，聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）原材料必須具備更大的密度才能與聚氯乙烯泡沫（PVC）抗衡。” Pantalone說，幾年前，其公司將聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）推向風電行業，同時他指出，風電行業對大量原材料的選擇花費了幾年的時間，對現有葉片設計而言，所用材料基本已經固定。因此，在各葉片設計中采用新材料需要經歷嚴格的評估過程。出于這一原因，聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）目前主要應用在半結構式產品中，風機葉片殼板的尖端10米。
   
   不過，在經歷更多原材料的更新換代后，聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）在風機葉片結構中的應用有可能實現顯著增加。顧瑞特公司的George聲稱：“聚對苯二甲酸乙二酯泡沫（PET）變的廣泛應用只是一個時間問題。”

    在巴沙木與傳統夾心材料之間至少有一種材料在風電這一肥沃的領域可行。兩年前，位于美國俄亥俄州的WebCore Technologies LLC推出了一種TYCOR 夾心材料。此材料的定位是提供與巴沙木的機械和成本、泡沫的重量相同的效益優勢。WebCore公司這一TYCOR 夾心材料由玻璃纖維束落選纏繞而成的閉孔聚氨酯“棒”組成。玻璃纖維束之間的空間可根據產品的要求靈活改變，空間越小，閉孔聚氨酯“棒”的強度和硬度就越大。各聚氨酯棒通過玻璃纖維表面紗組合在一起，形成1.2米乘2.4米的夾心片材。

TYCOR 夾心材料（圖片來自WebCore Technologies LLC）