瑞士GURIT公司和Composites One公司共同研制成一種修復材料—修復正運行的風力機葉片的一般性破損,其性能優異已獲得德國勞埃德(GL)、Det Norske Veritas(DNV)、OEM的審批。預計很快會在美國風電葉片業推廣應用。[21]
3.2 修復召回有瑕疵葉片的實例
印度Suzlon Energy Ltd公司是印度最大的風力機制造公司。它在美國生產的一些S88牌功率為2.1MW、三葉式風力機葉片,被發現存在裂紋、瑕疵的嚴重事故,于是決定“召回”——必須立即解決葉片的結構強度問題。估計此召回需耗資2 500萬美元,修復時間超過6個月。共計召回1 251片(417套[注]):其中930片(310套)已經安裝在風力機上;其余(321片[107套])則正在運輸中或倉庫里([注]:三葉式風力機是三片(一套)葉片 安裝一臺風力機)。[22]
4 葉片模具用環氧樹脂體系
4.1葉片模具用環氧粘結劑、預浸料
環氧樹脂滿足高溫模具和灌注成型工藝要求,最適合用于加工葉片的模具,例如:①美國Dow Epoxy System公司生產的AIRSTONE system環氧樹脂、粘結劑等[1];②有的葉片模具的上、下模是灌注成型玻纖(或碳纖維)織物/環氧樹脂——瑞士Solent復合材料公司(SCS)(現稱:Gurit公司)。環氧樹脂還可用作葉片模具的表面膠衣——Sika公司。[15]
Amber復合材料公司于2008年9月選用經特殊設計納米改性低溫固化環氧樹脂體系,推出HX90N牌模具[注]用預浸料([注]:鋁、環氧樹脂等不同材料的模具),可提高模具表面的平整度、光潔度和無點蝕,從而縮短模具達到A級表面精度的時間,延長模具的有效使用期。它具有極好的流掛(下垂)性,使用方便,易于成型復雜形狀制品。[23]
4.2 葉片模具用環氧膠粘劑
BC5009新型低粘度環氧膠粘劑/積層樹脂(BBC公司),用于模具、零件的粘結。材料里含著色劑[注],無填料,高性能、易操作,適用期30min([注]:起著膠粘劑厚度[顏色]指示作用)。[24]
5 風力機環氧樹脂復合材料機艙罩、整流罩
利用環氧樹脂復合材料的優異性能,研制成1.5MW大型風力機的機艙罩、整流罩,并實現了產業化批量生產。[25]風力機3D夾層結構復合材料機艙罩,采用三維(3D)夾層結構復合材料、Ω型(或T型)加強筋,該罩的重量比實心結構復合材料機艙罩輕40%~50%,強度很富裕,軸向壓力穩定性很好,有效使用期30a。[26]
6 FRP葉片的材料回收與更新近況[6]
6.1 概 述
熱固性樹脂(如:環氧樹脂等)固有的重要本性是:固化后成為不溶不熔、網狀、體形結構,堅硬且受熱不再變軟,不可回收,成為一個嚴重污染源——當今世界亟待攻克的環保課題之一。纖維增強熱固性樹脂(FRP俗稱玻璃鋼)里含有大量(約30%)熱固性樹脂,因而具有上述污染性能。從環保、長遠觀點看,熱固性樹脂、FRP的發展前景黯淡,純屬“夕陽材料”;惟有熱塑性樹脂、FRTP才是發展方向!
當今風電業突飛猛進,眼下世界風電量是1980年的10倍;同時,風電葉輪直徑超過60m,增長了8倍。風力機葉片的材料消耗量很大,例如:按風力機裝機容量計算,每KW的葉片材料重量為10kg;按風力機輸出功率計算,每MW的葉片材料重量為10t(原文的數據:每7.5MW的葉片材料重量為75t)。Albers預計:2034年世界回收葉片材料約22.5萬t/a。另一專家預測:2040年世界回收纖維增強復合材料約38萬t/a。[6]