풍력 터빈 블레이드의 제조는 열경화성 복합 재료 기술을 기반으로합니다. 그러나 열가소성 복합 재료는 재활용 성 및 기타 이점을 제공합니다. 강화 열가소성 수지를 사용하여 회 전자 블레이드를 생산할 때 열경화성 수지보다 중요한 이점을 제공합니다. 첫째, 열가소성 수지는 가열 될 때 플라스틱이며 영구 열경화성 플라스틱과 달리 소성을 유지합니다. 따라서 서비스 수명이 끝나면 열가소성 블레이드를 가열 및 재활용하여 성형 할 수 있습니다. 블레이드 제조가 매년 수십만 톤의 복합 소재를 사용한다고 가정하면 점점 더 중요한 시장 이점이 창출 될 것입니다.
1. 장단점
장점 1 : 재활용 가능
수명이 다한 시점에서 열가소성 블레이드를 가열하여 재활용 할 수 있습니다.
장점 2 : 짧은 경화주기
열가소성 수지는 또한 열경화성 수지 블레이드의 생산 속도를 늦추는 경화 사이클의 장애물을 해결합니다. 몰딩 된 블레이드는 가열로 몰딩되어 생산 공정을 더욱 가속화 할 수 있습니다. 구성 요소는 국부적 인 인터페이스를 가열하고 용접하여 공동 경화되거나 연결될 수 있습니다. 작은 부품은 펠릿 사출 성형을 사용할 수 있습니다.
이점 3 : 강도와 강성이 더 높습니다.
강화 열가소성 수지는 동일한 무게의 열경화성 수지보다 강할 수 있으므로 구조가 가벼워집니다. 이러한 플라스틱의 블레이드 디자인 최적화로 인해 구성이 달라질 수 있습니다. 예를 들어 블레이드를 날카로운 날개 모양으로 디자인하고 갈비뼈와 보로 강화하면 설계자는 현재 블레이드에 사용되는 많은 구조용 코어를 제거 할 수 있습니다. 폼 및 기타 핵심 재료는 수지를 흡수하여 무게와 비용을 추가하며 성형해야합니다.
사용시 비, 눈 등에 대한 내성은 열경화성 플라스틱의 저항력보다 우수하며 대개 내구성이 높고 균열 성장이 느립니다. 보다 장기간의 특성으로 인해, 열가소성 수지는보다 우수한 내 충격성을 가지며 가시적 인 함몰을 보입니다. 열경화성 복합재와는 달리, 그들은 라미네이트에 숨겨져 있으며 표면에 결함을 나타내지 않습니다.
단점 1 : 열악한 피로 저항
보강 된 열가소성 수지의 피로 특성은 섬유와 플라스틱 매트릭스 사이의 약한 연결로 인해 다소 불량합니다. 이 둘 사이의 연결은 기계적입니다. 화학적 인 연결이 아니라 경화 과정에서 섬유 주위의 매트릭스 수지의 수축입니다. 기존의 커플 링제는 유리 섬유, 탄소 섬유 및 열경화성 수지의 결합을 향상시키는 데 사용되지만 열가소성 수지에는 거의 영향을 미치지 않습니다.
단점 2 : 열 / 습식 성능은 일반적으로 열경화성 수지보다 나쁩니다.
뜨겁거나 습한 성질은 열수축 수지가 매트릭스를 팽창시키고 기계적 연결을 느슨하게하여 매트릭스 분자 사슬이 섬유를 따라 미끄러지기 때문에 일반적으로 열경화성 수지보다 열등합니다. 또한 대부분의 열가소성 수지는 가공이 어렵고 용융 상태에서의 점도가 높다는 것은 수지가 장 섬유 연속 섬유에 완전히 침투 할 수 있도록 높은 가공 온도와 경화 압력이 필요하다는 것을 의미합니다. 금형의 필요성과 높은 에너지 소비로 인해 비용이 상승합니다.
2. 국내외 연구 현황
외국인 : Eire 복합 재료의 녹색 블레이드 프로젝트
아일랜드에서는 Galway State University의 복합 기술 연구 부서, Limerick 대학의 연구 팀 및 상업 회사 인 Eire Composites가 최신 기술을 더 연구했습니다. 두 대학 모두 APLC-12 복합 재료를 광범위하게 연구했으며 Eire Composites는 열가소성 복합 소재 풍력 터빈 블레이드 및 Nacelle 커버 생산을 위해 액체 형성 기술을 적극 개발 해왔다. Green Blade 프로젝트에서 Eire Composites는 Mitsubishi 중공업, Ahlstrom Fiberglass 및 Cyclics를 포함한 12.6 미터 길이의 블레이드 샘플을 공동 개발 및 제조하고 테스트를 수행하는 협력사 (자회사 인 EireCompositeTeo를 통해)를 이끌고 있습니다. 이 작업은 천연 크기의 열가 소성 복합재 블레이드의 향후 개발 및 인증으로 자연스럽게 이어질 것입니다.
외국 : 덴마크의 블레이드 회사의 새로운 블레이드 기술 개발 프로젝트 BladeKing
몇몇 대형 블레이드 제조업체 중이 작업에 밀접하게 부합하는 덴마크 회사 인 LM은 세계 최대의 풍력 터빈 제조업체입니다. 이 회사는 정상적인 상황에서 블레이드 생산을 요구 사항을 충족시킬만큼 빠르게 만들 수 없으므로 최신 블레이드 기술 개발 프로젝트 BladeKing의 일부로 현재 생산주기를 절반으로 줄이기를 원합니다. 이 회사는 생산주기를 줄이기 위해 열가소성 소재의 능력에 매료되어 왔으며, 2015 년까지 새로운 플라스틱을 출시 할 수있는 열쇠가 될 수 있습니다. 미래의 해상 풍력 터빈을위한 초대형 블레이드를 생산하려면 높은 수준의 자동화가 필요합니다. 또한 필요합니다. BladeKing 프로젝트의 또 다른 초점은 자동 화이버 플라이 또는 테이프 레이어를 사용하여 금형의 섬유 적층을 가속화하는 것입니다. RisoDTU와 Aalborg University는 LM과 함께 BladeKing 프로젝트에 대한 연구를 수행했으며, 덴마크 국립 첨단 기술 기금 (Danish National Advanced Technology Fund)은 부분적인 스폰서 십을 제공했습니다.
국내 : Zhongke Hengyuan은 긴 섬유 강화 열가소성 블레이드 개발을 위해 RTP와 협력합니다.
호남 Zhongke Hengyuan 풍력 산업 기술 유한 회사 설계 및 소형 풍력 터빈은 그리드에 의해 제공되지 않는 영역에 적합한 제조. 이 회사는 성형 된 풍력 터빈 블레이드를 분사하기 위해 미국의 RTP Corp.에서 긴 유리 섬유 강화 열가소성 플라스틱을 사용합니다. 보고서에 따르면이 회사는 RTP와 협력하여 사출 성형 재료에서 강도 / 중량비가 가장 높기 때문에 매우 긴 섬유 강화 제품을 개발 및 사용하고 있습니다. 긴 유리 섬유 강화 소재는 환경 조건에 관계없이 블레이드의 모양을 유지하면서 높은 탄성률과 충격 저항을 제공합니다. 탁월한 치수 안정성은 블레이드가 풍하 각을 변화시키는 것을 효과적으로 방지하여 특히 습기가 많고 건조한 조건에서 터빈의 효율을 크게 향상시킵니다.
3. 요약
세계 풍력 시장의 가속화 된 발전으로 인해 블레이드 공급 업체는 생산 능력을 확장 할뿐만 아니라 향후 수요를 충족시키기 위해 생산 프로세스를 가속화하는 기술을 찾게되었습니다. 열가소성 수지의 잠재적 장점은이를 달성하는 데 도움이 될뿐만 아니라 매우 큰 블레이드의 구조적 타당성을 강화하고 은퇴 후 블레이드의 재현성을 해결합니다. 풍력 에너지 분야에서 이러한 실제 플라스틱은 증가하는 수요로 인해 혁신적인 기술이 될 수 있습니다.
