夾芯材料發(fā)展趨勢 
      從全球范圍來說，2009年風(fēng)電行業(yè)將保持增長的態(tài)勢。按照2008年新增裝機(jī)容量27 GW計(jì)算，夾芯材料的需要即超過18萬立方米。2009年全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)對夾芯材料的需求量不會低于2008年。 
       但同時(shí)，為了緩解經(jīng)濟(jì)壓力，風(fēng)電設(shè)備和零部件生產(chǎn)商都在積極尋求各種方法來盡量降低成本，葉片廠家也希望通過降低各種材料價(jià)格來減小成本支出。目前，葉片用夾芯材料主要有PVC硬質(zhì)泡沫、Balsa輕木、PET泡沫和SAN泡沫，夾芯材料成本約占葉片材料總成本的20%。降低夾芯材料成本的方案有兩種：一是優(yōu)化夾層結(jié)構(gòu)部位的設(shè)計(jì)，二是選用新型性價(jià)比更高的夾芯材料。另外，機(jī)艙罩也越來越多地采用泡沫夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
      常用的夾芯材料
      目前，用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的夾芯材料主要有：硬質(zhì)泡沫、蜂窩和輕木三類。硬質(zhì)泡沫主要有聚氯乙（PVC）、聚氨酯（PU）、聚醚酰亞胺（PEI）和丙烯腈一苯乙烯（SAN或AS）、聚甲基丙烯酰亞胺（PMI）、熱塑性聚乙（PET）等。
      蜂窩夾芯材料有玻璃布蜂窩、NOMEX蜂窩、棉布蜂窩、鋁蜂窩等。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高，剛性好，但蜂窩為開孔結(jié)構(gòu)，與上下面板的粘接面積小，粘接效果一般沒有泡沫好。
      輕木夾芯材料是一種天然產(chǎn)品，市場常見的輕木夾芯為Baltek®（博泰克）品牌的SB系列Balsa木。Balsa輕木主要產(chǎn)自南美洲的種植園，由于氣候原因，Balsa木在當(dāng)?shù)厣L速度特別快，所以比普通木材輕很多，且其纖維具有良好的強(qiáng)度和韌性，特別適合用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)。
      目前，加鋁（Alcan）復(fù)合材料集團(tuán)旗下的芯材事業(yè)部能夠提供種類齊全的芯材產(chǎn)品，擁有多種類型的泡沫產(chǎn)品和厄瓜多爾大部分的輕木種植園，一直引領(lǐng)著復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)芯材的研發(fā)和應(yīng)用。Alcan能夠提供AIREX®（艾瑞科斯）品牌的系列硬質(zhì)泡沫(交聯(lián)PVC泡沫、線性PVC泡沫、PET泡沫、PEI泡沫、PU泡沫等)，以及質(zhì)地優(yōu)良的Baltek®（博泰克）Balsa系列輕木（全球市場份額超過70%），其產(chǎn)品涵蓋了復(fù)合材料行業(yè)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
      夾芯材料在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用 
      夾芯材料是風(fēng)電葉片的關(guān)鍵材料之一，為增加結(jié)構(gòu)剛度，防止局部失穩(wěn)，提高整個(gè)葉片的抗載荷能力，在葉片的前緣、后緣以及剪切肋等部位，一般都會采用夾層結(jié)構(gòu)。
      目前，用于風(fēng)電葉片的夾芯材料主要有交聯(lián)PVC泡沫、Balsa輕木和PET泡沫。典型的設(shè)計(jì)方案是，把強(qiáng)度較高的Balsa輕木（密度為150 kg/m3）用于承受載荷較大的靠近葉根的部位，交聯(lián)PVC泡沫（密度為60 kg/m3）用于承載較小的靠近葉尖的部位，從葉根向葉尖方向，夾芯材料的厚度逐漸減小。也有葉片廠家只使用Balsa輕木或泡沫。
      下面以Alcan集團(tuán)的AIREX®C70/C71泡沫、BALTEK®SB輕木和AIREX®T92泡沫為例，說明這些芯材的特點(diǎn)及其在風(fēng)電葉片上的應(yīng)用。
      葉片用PVC泡沫
      PVC泡沫實(shí)際上是PVC和聚氨酯混合物，但常常都簡單的說成PVC泡沫。PVC泡沫耐苯，所以能夠和聚酯樹脂共同使用。交聯(lián)PVC泡沫具有很好的靜力和動力性能，可以用于承載要求高的產(chǎn)品。使用溫度在-240℃~＋80℃之間，并且能夠耐多種化學(xué)物質(zhì)腐蝕。
      AIREX?C70/C71泡沫廣泛應(yīng)用于風(fēng)電葉片的制造，該系列泡沫為閉孔結(jié)構(gòu)，可以防止樹脂被吸入泡沫內(nèi)部從而增加葉片的重量。由于葉片的前緣、后緣均為殼體，所以在使用前要對泡沫板材進(jìn)行特別的處理，處理方法有兩種：熱處理和機(jī)械處理。熱處理即利用泡沫在一定溫度下變軟的特性，在使用前將泡沫加熱到特定的溫度，配以適當(dāng)?shù)墓ぱb將泡沫塑造成與葉片對應(yīng)位置相一致的曲面，然后再鋪放在葉片上。機(jī)械處理即對泡沫進(jìn)行單面切割，將一塊泡沫分割成許多小塊，未切割的面用玻璃纖維織物粘貼以保證小塊不散落。熱處理操作復(fù)雜，對不同的曲面形狀要求使用不同的工裝，其優(yōu)點(diǎn)在于未經(jīng)切割、沒有溝槽，不會吸收多余的樹脂；機(jī)械處理需要專門的機(jī)器進(jìn)行切割，通用性好，生產(chǎn)效率高，對任何部位都可使用一種規(guī)格的切割方法，但其溝槽內(nèi)將會充滿樹脂，從而增加葉片重量。目前常用的方法是機(jī)械處理法。
       AIREX®C70適用于一般的手糊、真空灌注工藝。AIREX®C71泡沫的力學(xué)性能與C70相近，但其在C70的基礎(chǔ)上大大改善了耐高溫性能，適用于預(yù)浸料法等成型溫度較高（可達(dá)140℃）的工藝。
葉片用Balsa輕木
      BALTEK®SB輕木是一種天然產(chǎn)品，主要產(chǎn)自南美洲的種植園，本身是一種類似微孔的蜂窩結(jié)構(gòu)，用于葉片時(shí)一般會在輕木兩個(gè)表面用專用處理劑涂刷封孔，防止樹脂滲入輕木內(nèi)部。Balsa輕木夾芯在生產(chǎn)和使用等各個(gè)環(huán)節(jié)中要特別注意防潮，在儲存和運(yùn)輸過程中應(yīng)始終保持密閉包裝，最好在使用時(shí)現(xiàn)場拆包，否則容易吸水，導(dǎo)致重量增加，影響樹脂的固化以及夾芯材料和面板的粘接。輕木夾芯一般都是通過機(jī)械處理使其由剛性輕木板變成可以鋪放在曲面上的柔性板。
       BALTEK®SB輕木夾芯材料的密度范圍在100-250 kg/m3之間，其強(qiáng)度和剛度遠(yuǎn)超各類泡沫的強(qiáng)度和剛度，成型溫度廣泛（-212℃~ +163℃)，是一種非常理想的天然夾芯材料。
       葉片用PET泡沫
      AIREX®T92 PET芯材是Alcan集團(tuán)于2009年3月底推出的新產(chǎn)品，是AIREX®T91的升級換代產(chǎn)品。AIREX?T90和T91自2005年推出以來取得了巨大成功，由此Alcan也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和精湛的技藝，使其成功推出新的AIREX®T92，這次以重新配制和大大改進(jìn)的結(jié)構(gòu)PET泡沫再次居于行業(yè)領(lǐng)先地位，其機(jī)械性能和損壞韌性大大增強(qiáng)，開創(chuàng)了PET泡沫的新時(shí)代，成為各種結(jié)構(gòu)夾層應(yīng)用的首選材料，包括風(fēng)電葉片。 
      AIREX®T92的技術(shù)性能大大超越了其前身T91，使得芯材更輕，同時(shí)更為牢固和堅(jiān)硬。但其真正的突破在于剪切斷裂伸長率以及損壞韌性：剪切斷裂伸長率達(dá)15％的新AIREX®T92在PVC泡沫系列中具有更高的損壞韌性。除了這些巨大的優(yōu)勢以外，新產(chǎn)品仍然具有高性價(jià)比、耐疲勞、可熱成形和易于使用等特點(diǎn)，其前身已經(jīng)對此做出了很好的證明。AIREX®T92能與所有樹脂相容，生產(chǎn)過程中溫度可高達(dá)150℃，既不會收縮，也不會放氣，這將大大提高生產(chǎn)過程的效率。
      另外，AIREX®T92可以循環(huán)再利用，而先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)大幅度提高了環(huán)保效益。所有AIREX®T92都能得到充分回收利用。同時(shí)，用于AIREX®PET泡沫生產(chǎn)的發(fā)泡劑二氧化碳實(shí)際上是另一生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品，因此，在整個(gè)生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生任何溫室氣體，從而大大提高了產(chǎn)品的環(huán)保力度。
      夾芯材料在機(jī)艙罩上的應(yīng)用
      機(jī)艙罩在使用過程中承受的載荷不像葉片那么大，采用的芯材主要是PU泡沫，該類泡沫力學(xué)性能表現(xiàn)一般，市場供應(yīng)量充足，且價(jià)格較便宜。
       AIREX®C51泡沫即是一種優(yōu)秀的閉孔PU泡沫，在常溫下即容易塑造各種形狀，多年的使用經(jīng)驗(yàn)證明了其是風(fēng)電機(jī)組復(fù)合材料機(jī)艙罩的理想芯材。
      夾芯材料的選擇
      在風(fēng)電葉片設(shè)計(jì)中，夾層結(jié)構(gòu)芯材的選擇主要考慮三個(gè)方面的因素：力學(xué)性能（強(qiáng)度、剛度和密度）要求、工藝條件（承受的溫度、制品形狀、芯材的加工等）要求和價(jià)格。
       芯材選擇的基本原則是在滿足最終葉片技術(shù)要求的同時(shí)盡量減小成本。
       做好葉片夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和芯材選擇的前提是要充分了解各類芯材的性能特點(diǎn)，同時(shí)，一般要根據(jù)最終產(chǎn)品的性能和工藝方法進(jìn)行特定的試驗(yàn)來減小風(fēng)險(xiǎn)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期就與芯材供應(yīng)商進(jìn)行充分的探討則會取得事半功倍的效果。 ----