CWPC2020：萨泰克斯赵中德——《萨泰克斯碳纤维织物用VAP®模具真空灌注制造叶片大梁》

　　2020年8月6日，第六届中国国际风电复合材料高峰论坛于浙江省桐乡市振石大酒店召开，本届高峰论坛的主题为“提质增效，海陆并举，迎战平价 ”。

 

　　主旨发言中，萨泰克斯增强材料（东营）有限公司总经理赵中德做了题为《萨泰克斯碳纤维织物用VAP®模具真空灌注制造叶片大梁》的演讲。以下为发言实录：

赵中德↑
 

　　各位专家，各位同仁，下午好！今天演讲主要讲讲我们公司的产品，以及我们公司在风电发展中的看法和经验，供大家参考。SAERTEX到现在已经三十多年时间，有比较多的产品种类，在风电方面是比较传统的项目。

 

　　（PPT图示）这是公司的具体细节，不再一一描述。

 

　　（PPT图示）这是全球几大洲的分布。我们公司大致有4个产品的分类，其中这块是在第一部分，玻璃纤维、碳纤维等其他增强材料的开发。这是公司大概的发展情况，到目前为止，已经在全球几乎所有的地方都有我们公司存在。我们产品可以用在很多地方，比如交通运输、汽车、风电、航空航天、运动器材等，今天主要讲风电方面。

 

　　我们从1982年发展到现在，几乎和全球所有的主要的风电发电叶片制造商有非常传统的合作，包括了ML的最长叶片也有我们的产品。

 

　　（PPT图示）这是另外一个织物应用，有一些在轻量化和环保方面的产品，该产品的这家公司已经被中国的企业买下来了，在广州制作非常有前景的产品，而该产品都是碳纤维织物作为原材料供应的。

 

　　当然这其中也有其他的保温材料，包括管道修复，这些都是我们公司这几年或这几十年一直努力的开发，努力地创新所得到的结果，在管道方面不仅有下水管，还有饮用水管，还有压力管等等都是我们的产品。

 

　　（PPT图示）传统上是做多轴向织物的专业公司，优点不再赘述。

 

　　所有这些都是公司在复合材里特殊的产品，产品不仅有纤维，还有不同的其他材料，包括有一些是泡沫新材方面，以及有阻燃方面的解决方案。

 

　　当然我们公司可以做得事情不仅是产品，我们也可以全方位全产业链地帮助客户一起发展，从设计，从材料的规范，从工艺的开发以及质量的控制、批量的生产到最终组件的产生。

 

　　今天主要分享得是碳纤维单轴向用在海上风力发电中制作经验。从这几年全球特别是中国风能发展的情况来看，实际上海上风能潜力非常大，有很多专家也分享了相同的概念，我们认为，海上风电特别是对超大型超长的叶片，这些叶片中的主梁中主要是碳纤维织物。使用碳纤维主要是叶片越来越长，低风速的地方需要有比较好的发电效能。同时因为设计过程中，对整个风机的载重和配重方面定下来 了，如何在定下来的情况下增加发电效率，这是用碳纤维织物提高产品的综合性能，该题目是最近几年提出来的。

 

　　我们的产品可以不仅用在海上风电，甚至有100米以上，同时在陆地上也可以改善低分区叶片的性能。同时有一些比较老的叶片已经到更新换代的时候，这个过程中如何提高综合发电性能，碳纤维织物也可以提供比较广泛的前景。

 

　　关于制作工艺，我们注重得是在超长叶片中由于厚度很厚，有些超过了100层，甚至120层，在这种情况下，能够让它灌注在可控的时间内有效完成的话，不仅对XY关注灌注速度，主要在后续灌注速度带来很大的挑战。我们公司产品除了传统灌注速度的性能满足以外，特别是在厚度方向的灌注速度产品带来了非常广泛的前景。从右边的图可以看见，实际上它的厚度如果做成复合材料之后是超过100毫米，甚至以后会更长更厚。整个过程有一点，必须要通过真空辅助VAP的工艺做，在这个过程中，我们所服务国内的客户用到我们碳纤维织物都是VAP的工艺做。

 

　　（PPT图示）如果没有设计很好，同时在工艺方面没有研究很透的话，特别是比较后，超过100层甚至120层的织物做灌注的话，失败率很高。所以，这点是行业中所不想看见的。

 

　　（PPT图示）现在绝大部分的客户有得是玻纤，而玻纤由于本身直径比较多，纤维和纤维之间碳纤维比较细小，碳纤维灌注从客观上带来很大的困难，如何在这种情况下让碳纤维灌注速度和玻纤灌注速度一样，甚至更快，这是我们公司常年开发研究得出来的新产品技术。在此过程中，可以看到克服了比较低的渗透率，同时缩短了灌注的时间，在风险方面也有很好的技术保证。

 

　　（PPT图示）灌注的速度，不能因为叶片很长可以无限制做灌注，这样效率很低，另外配合的环氧树脂使用时间也有一定的规定。所以开发增强材料织物方面必须尊重行业中施工工艺和制作工艺的客观上的要求。所以，通常碳纤维小于40层是比较大的挑战，而我们产品可以做到170层，618克单向碳纤维织物，灌注速度是普通的5倍甚至10倍以上，这对织物的编织要求带来非常大的挑战。这不仅要保持灌注速度，同时还要保证最终产品的各项性能，比如纤维的体积分数以及复合材料中的树脂的性能等等，所以最终要保证力学性能、机械性能以及长期疲劳耐疲劳的性能。

 

　　（PPT图示）这个过程中VAP的工艺非常重要，同时有VAP膜起到了把树脂固定在复合材料的组件里，使瑕疵降低到最低程度。比如孔隙率可以做到小于0.15%，这是非常好的结果。

 

　　整个过程中，随着叶片的增加，长度的增加，重量的增加，有可能有主梁和副梁，这不像中小型的叶片在中心线，他有可能在两边，这个分开造成了产品需要很好的随形性，所以我们产品可以在自由度上带来很大好处。同时第一代碳纤维织物在中国广泛地使用，第二代织物正在通过传统专业的测试做测试，一旦出来之后，第二代可以做到200层，可以在短时间内灌注出来，该产品正在广泛地做测试。我们做了测试，如果用拉挤板中间会产生间隙，这对综合性能会带来疑问。

 

　　（PPT图示）最终测试出来数据在右边，通过数据可以看见，性能非常优异。而在国内目前为止客户市场已经超过了每年1000吨的量。当然也比较了有关传统的预浸料、拉挤和灌注，在实验室测试、运输储存各方面做了比较。当然还有其他的比较。

 

　　总体我们认为从短短的几年中，中国从0到现在1000多吨的量和这些结果分不开。第二代的特点是，比第一代在某些地方有更大的提升，谢谢大家！

 

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