ファンブレードの規模拡大による接着剤メーカーの投資ブーム

グローバル風力エネルギー理事会（GWEC）が先日発表したグローバル風力発電市場設備データによると、2013年の世界風力発電の累計設備容量は318.137 GWに達し、世界風力発電は23%増加した。GWECは同時に、中国の風力発電の累計設備容量は2020年に200 GWに達する見込みだと予想している。

巨大な市場の将来性に直面して、世界各国の風力エネルギー開発利用への投資は持続的に増加しており、それに応じた市場規模は急激に拡大し、大型ファンブレードは勢いよく発展している。現在、世界市場におけるファンブレードの多くは組立方式で製造されており、組み合わせて使用される接着助剤はブレードの重要な構造材料である。葉1枚を生産するごとに50 kg ~ 300 kgの接着剤を使用することが分かった。つまり、風力発電羽根の発展は同様に接着剤メーカーに巨大なビジネスチャンスを創出し、急速に業界内で「投資熱」を巻き起こしている。

現在、市場で主流の風力発電羽根用接着剤は主にエポキシ接着剤、ポリウレタン接着剤と変性アクリレート接着剤がある。

エポキシ接着剤は他のタイプの接着剤に比べて接着強度が高く、硬化収縮率が小さく、改質しやすいなどの利点がある。同時に、エポキシ樹脂、硬化剤及び改質剤の品種が多く、合理的で巧妙な処方設計により、接着剤に必要な技術性を持たせ、要求される使用性能を持たせることができる。エポキシ接着剤も優れた性能と低コストの利点から、多くの風力発電ブレード製造メーカーの第一選択となっている。

現在、一部の大手多国籍企業はすでに風力発電ブレード用接着剤の開発と生産を積極的に展開しており、典型的には米国Hexion社、ドイツHunstman社、米国DOWグループ、ドイツバスフグループ、米国Ashlandグループなどが代表的である。現在、国内外の大型ブレードメーカーは基本的に米国Hexion社のエポキシ樹脂製品を採用している。

Hexion社のL 135/K 2-K 4系エポキシ接着剤は、ガラス繊維、溶剤接着剤のないシステムは、低発熱性、熱触変性、卓越した隙間充填性能を有し、最大充填隙間は5センチに達することができる。風力発電羽根の生産効率と羽根の作業性能を効果的に高めることができるため、この製品はすでに風力発電羽根メーカーたちから広く認可されている。

Hunstman社が開発したMA 560とMA 590型接着剤はプロピレン接着剤であり、この接着剤はFRP複合材料により良いはく離性能と耐疲労性能を備えることができ、しかも常温急速硬化を実現することができ、生産コストを大幅に削減し、生産効率を高めた。しかし、その開発コストはHexion社のL 135/K 2-K 4シリーズに比べて高い。

バスフグループのAraldite型接着剤はエポキシとポリウレタンから構成され、崩壊しない、ポンプ輸送しやすい、急速に低温硬化する物理力学特性を持ち、風力発電ブレードの応用に適している。

Ashland社のENGUARDBP 6200はビニル基材の、風力発電ブレード接着専用接着剤である。同時期に発売されたPLIOGRIP 1000は2成分の強靭型アクリル接着剤である。

しかし、現在、国産接着剤は風力発電羽根の技術要求を完全に満たすことができず、主に破断強度と伸び率が低く、靭性が悪く、耐疲労性能が悪いなどの問題があり、その結果、羽根の運転中に亀裂が形成されやすく、使用寿命が大幅に短縮された。また、国内の羽根メーカーは長期にわたり主に輸入に頼っており、価格が高止まりしているだけでなく、羽根の生産コストが高いだけでなく、我が国の風力発電羽根製造業界のコア競争力の向上を深刻に制約している。そのため、我が国は資金投入と研究開発に力を入れ、重要な技術を突破してこそ、国内の風力発電ブレードメーカーを大幅に生産コストを下げ、我が国の風力発電産業の健全で急速な発展を推進することができる。

しかし、特筆すべきは、上海康達化工有限公司が開発した風力羽根専用エポキシ接着剤WD 3135は、羽根の接着技術に適し、かつ通過した二成分、高触変性、高靭性のエポキシ接着剤であるドイツ.GLは、初めて輸入接着剤のある程度の代替が可能であり、すでにいくつかの風力発電ブレードメーカーで使用されていることを実証した。