二、高性能玻璃纖維市場化的解決方案
我國大規(guī)模風能開發(fā)，對兆瓦級玻璃鋼葉片需求逐年增長，2007年到2010年三年間，平均增長率達到70%，國內(nèi)葉片制造企業(yè)達到60多家。兆瓦級葉片需求的快速增長，推動了國內(nèi)外玻纖企業(yè)對高性能玻纖研發(fā)的積極性。
國內(nèi)高性能玻纖開發(fā)主要面向風葉市場，完成一件風機葉片涉及到一系列解決方案：①高性能玻璃纖維 ②高性能玻璃纖維表面處理 ③高性能玻璃纖維多軸向織物 ④與高性能玻纖維匹配的合成樹脂 ⑤結(jié)構(gòu)泡沫在夾層結(jié)構(gòu)的應用 ⑥RTM抽真空灌注成型工藝 ⑦葉片模具制造。這里著重闡述多軸向織物、高性能樹脂和成型工藝。
大型兆瓦級葉片制造技術(shù)采用的主要增強材料為多軸向經(jīng)編織物，這種織物的紗線層能按照特定方向伸直取向，故每根纖維力學理論值的利用率幾乎能達到100%。多軸向織物實質(zhì)上是一種多層織物，纖維鋪設在面內(nèi)不同方向（襯紗系統(tǒng)）及沿度方向（綁縛系統(tǒng)），從而形成由纖維束構(gòu)成的三維網(wǎng)絡整體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)空隙率小，纖維含量高，適合加工復雜曲面；此外，織物纖維中容易形成通道，減小了浸潤滲透壓力，起到了樹脂滲透速度快、分布均勻。多軸向在經(jīng)編織物改革上因有極大的靈活性和各向同性的適應性，所以，在縱、橫、斜方向都能承受極強的抗力。風機葉片在經(jīng)受風的大小和方向、溫差變化大的極不穩(wěn)定的苛刻自然環(huán)境，選擇多軸向織物是最理想的增強材料。
作為葉片用合成樹脂，主要有環(huán)氧樹脂、環(huán)氧乙烯基酯樹脂和高性能不飽和聚酯樹脂。由于我國風機葉片制造起步全部沿用國外設計技術(shù)，因此，前幾年國內(nèi)葉片制造業(yè)90%采用環(huán)氧樹脂調(diào)和液，全球葉片領(lǐng)頭羊丹麥LM公司，通過自主獨立設計，在不同長度兆瓦級葉片上采用了環(huán)氧乙烯基酯樹脂和不飽和聚酯樹脂，其在歐美和中國的合作伙伴為亞什蘭和DSM公司。隨著整機的制造成本下降，葉片材料也面臨低成本的材料選擇。臺灣上緯、臺灣長興、上海華昌先后推出了用于葉片制造的環(huán)氧乙烯基酯樹脂。據(jù)有關(guān)信息，歐洲D(zhuǎn)SM公司與經(jīng)過選擇的重要合作伙伴葉片設計公司GlobalBladeTechnology進行了應用試驗合作，開發(fā)了可用于制造500千瓦甚至5MW和6MW，長度超過60M風機葉片的高性能不飽和聚酯樹脂SynoliteTM1790-G-3。這一類樹脂的市場化，必將改變單一用環(huán)氧樹脂的依賴性，引起整個葉片制造業(yè)的降本增效。據(jù)DSM公司透露，實踐已證明可用來制造3.5兆瓦，超過45M的風機葉片。
大型兆瓦級葉片成型是采用抽真空灌注成型工藝。這個工藝是從最早的RTM（對模）工藝發(fā)展起來的，適合于大型制件制作。采用這種工藝，孔隙率低，纖維含量高和良好的玻璃鋼強度和剛性。抽真空灌注成型工藝與傳統(tǒng)敞開式手糊成型相比，鋪放簡單，節(jié)省時間50%，樹脂浪費率低于5%，加工過程中，苯乙烯揮發(fā)物逸出降低90%；與手糊玻璃鋼相比，制品剛強度大大提高，纖維體積比可高達60%。在一些葉片制造業(yè)和船艇制造業(yè)，已開始由濕法灌注向預浸料工藝進展，這種工藝，對制品質(zhì)量、均勻的力學性能更有保證，制程的時間更短。在國內(nèi)，高性能玻纖以軟質(zhì)和硬質(zhì)紗的形式，機械成型玻璃鋼壓力容器、管道、海洋工程平臺等，因各類工程的需求，用高性能玻纖置換E玻維的市場悄悄走來。