CN111764041A - 一种风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，包括依次铺设的‑n°纬纱层、0°衬经纱层、90°纬纱层以及+m°纬纱层，‑n°纬纱层、0°衬经纱层、90°纬纱层、+m°纬纱层通过捆绑纱捆绑在一起；‑n°纬纱层的纬纱沿‑n°方向斜向平行排列，0°衬经纱层由0°衬经纱平行排列而成，90°纬纱层的纬纱沿90°方向平行排列，+m°纬纱层的纬纱沿+m°方向斜向平行排列。本发明的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物可以大幅提升90°三轴玻璃纤维织物的拉伸、压缩性能，有效减少铺层数，改善浸润效果。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维制品技术领域，尤其涉及一种风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物。
背景技术
风机叶片是风力发电机组的关键核心部件之一。叶片设计、制造及运行状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，对风电场运营成本影响重大。从零部件价值量的角度来看，叶片价值量极大，其成本约占风机总成本的22.2％，2018-2020年对应的市场空间约为130亿元。随着风电机组尺寸的增大及海上风电的发展，叶片将越来越长且拥有更高叶尖线速度(至120米/秒)，未来风电机组叶片的大型化和轻质化将成为叶片发展主要方向。
目前，风电叶片主要以玻璃纤维作为增强材料，风电叶片叶根增厚层用的玻璃纤维织物主要是E-TTX1200和E-TTX1215产品，在拉伸性能上难以满足满大叶型增厚层的设计要求。因此开发大叶型壳体用玻璃纤维织物对推动风电的发展具有积极的作用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物。
根据本发明的一个方面，提供了一种风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，包括依次铺设的-n°纬纱层、0°衬经纱层、90°纬纱层以及+m°纬纱层，-n°纬纱层、0°衬经纱层、90°纬纱层、+m°纬纱层通过捆绑纱捆绑在一起；-n°纬纱层的纬纱沿-n°方向斜向平行排列，0°衬经纱层由0°衬经纱平行排列而成，90°纬纱层的纬纱沿90°方向平行排列，+m°纬纱层的纬纱沿+m°方向斜向平行排列。
可选择地，-n°为-45°、-60°或-80°；+m°为+45°、+60°或+80°；n＝m。
可选择地，-n°纬纱层包括第一纬纱和第二纬纱，-n°纬纱层的第一纬纱和第二纬纱间隔排列；+m°纬纱层包括第一纬纱和第二纬纱，+m°纬纱层的第一纬纱和第二纬纱间隔排列。
可选择地，第一纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR13-300-390玻璃纤维纱；第二纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR17-600-390玻璃纤维纱。
可选择地，90°纬纱层的90°纬纱的单位面积质量895～901g/m2，90°纬纱的张力范围为240±40cN。
可选择地，90°纬纱的E7DR13-300-390玻璃纤维纱或E7DR17-600-390玻璃纤维纱。
可选择地，0°衬经纱采用ECR9-68-766规格的玻璃纤维纱，单位面积质量为1～3g/m2。
可选择地，捆绑纱为100D～150D的涤纶丝，捆绑纱的捆绑密度为6ends/inch，捆绑纱的针脚长度为2.5～3.0mm。
可选择地，玻璃纤维织物的总单位面积质量为1513～1519g/m2。
本发明的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物可以大幅提升90°三轴玻璃纤维织物的拉伸、压缩性能，有效减少铺层数，改善浸润效果，达到叶片生产效率高、机械力学性能好的特点，为叶片生产提效、叶片减重、降本，特别是大叶型开发设计提供了无限可能。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是实施例中风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征向量可以相互任意组合。
风力发电是可再生能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。风能开发和利用不受资源约束，环境影响小，可以大规模和可持续发展。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW。在现有风电技术条件下，我国风能资源足够支撑10亿千瓦以上风电装机，风力发电将是未来能源和电力结构中的一个重要的组成部分。同时，发展风力发电对于解决能源危机、减缓气候变化、调整能源结构有着非常重要的意义。
风机叶片是风力发电机组的关键核心部件之一。叶片设计、制造及运行状态的好坏直接影响到整机的性能和发电效率，对风电场运营成本影响重大。从零部件价值量的角度来看，叶片价值量极大，其成本约占风机总成本的22.2％，2018-2020年对应的市场空间约为130亿元。随着风电机组尺寸的增大及海上风电的发展，叶片将越来越长且拥有更高叶尖线速度(至120米/秒)，未来风电机组叶片的大型化和轻质化将成为叶片发展主要方向。目前，风电叶片主要以玻璃纤维作为增强材料，因此开发大叶型壳体用玻璃纤维织物对推动风电的发展具有积极的作用。
目前，风电叶片叶根增厚层用的主要玻璃纤维织物是E-TTX1200和E-TTX1215产品，这些产品在拉伸性能上难以满足满大叶型增厚层的设计要求。
本申请提供了一种风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，包括由下往上依次铺设的-n°纬纱层、90°纬纱层以及+m°纬纱层，-n°纬纱层、90°纬纱层、+m°纬纱层通过捆绑纱以经平或缝编的方式捆绑在一起；-n°纬纱层的纬纱沿-n°方向斜向平行排列，90°纬纱层的纬纱沿90°方向平行排列，+m°纬纱层的纬纱沿+m°方向斜向平行排列。通过采用全E7高模纱线，大角度纬纱铺层和大克重设计，实现了90°拉伸性能较常规产品提升30％，强度提升12％。同时结合大小号数纬纱混编交叉铺纬工艺和高密度缝编，确保纬纱缝隙尺寸均匀分布的同时，增加了树脂空间流道，树脂浸透速度较常规产品提升20～30％，有效改善了大克重织物的浸润效果。
如图1所示，本申请的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，包括由下往上依次铺设的-n°纬纱层01、0°衬经纱层05、90°纬纱层02以及+m°纬纱03，-n°纬纱层01、0°衬经纱层05、90°纬纱层02、+m°纬纱层03通过捆绑纱04以经平或缝编的方式捆绑在一起；-n°纬纱层01的纬纱沿-n°方向斜向平行排列，0°衬经纱层05由0°衬经纱平行排列而成，90°纬纱层02的纬纱沿90°方向平行排列，+m°纬纱层03的纬纱沿+m°方向斜向平行排列。
作为一种示例，-n°为-45°、-60°或-80°；+m°为+45°、+60°或+80°；n＝m。在此示例中，本申请的玻璃纤维织物包括由下往上依次铺设的-45°纬纱层、0°衬经纱层05、90°纬纱层02以及+45°纬纱层；或包括由下往上依次铺设的-60°纬纱层、0°衬经纱层05、90°纬纱层02以及+60°纬纱层；或包括由下往上依次铺设的-80°纬纱层、0°衬经纱层05、90°纬纱层02以及+80°纬纱层。
基于上述示例，本申请的优选实施方式为，玻璃纤维织物包括由下往上依次铺设的-45°纬纱层、0°衬经纱层05、90°纬纱层02以及+45°纬纱层。在此条件下，-45°纬纱层与+45°纬纱层垂直设置，-45°纬纱层的纬纱与+45°纬纱层的纬纱形成方形网格，增加了玻璃纤维织物后续浸润树脂时的树脂空间流道，树脂浸透速度较常规产品提升20～30％，有效改善了大克重织物的浸润效果。
作为一种示例，-n°纬纱层01包括第一纬纱和第二纬纱，-n°纬纱层01的第一纬纱和第二纬纱以隔一铺纬的方式间隔排列。+m°纬纱层03包括第一纬纱和第二纬纱，+m°纬纱层03的第一纬纱和第二纬纱以隔一铺纬的方式间隔排列。
基于上述示例，本申请的一个可行的实施方式，第一纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR13-300-390玻璃纤维纱；第二纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR17-600-390玻璃纤维纱。
-n°纬纱层01由单位面积质量为300～306g/m2的E7DR13-300-390玻璃纤维纱和第二纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR17-600-390玻璃纤维纱以ABABAB的方式间隔铺纬。
+m°纬纱层03由单位面积质量为300～306g/m2的E7DR13-300-390玻璃纤维纱和第二纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR17-600-390玻璃纤维纱以ABABAB的方式间隔铺纬。
-n°纬纱层01和+m°纬纱层03采用两种规格的玻璃纤维混编交叉铺纬，玻璃纤维织物编缝完成后，两种规格的玻璃纤维混编交叉，确保纬纱缝隙尺寸均匀分布的同时，增加了树脂空间流道，有助于进一步提高玻璃纤维织物浸润树脂的速度和浸润效果。
作为一种示例，90°纬纱层02的90°纬纱的单位面积质量895～901g/m2，90°纬纱的张力范围为240±40cN。
作为一种示例，90°纬纱的E7DR13-300-390玻璃纤维纱或E7DR17-600-390玻璃纤维纱。
作为一种示例，0°衬经纱采用ECR9-68-766规格的玻璃纤维纱，单位面积质量为1～3g/m2。
本申请的玻璃纤维织物为三轴向玻璃纤维织物，为了提高玻璃纤维织物的布面平整度和稳定性，在-n°纬纱层01和+m°纬纱层03之间铺设0°衬经纱层05作为布面为稳定层，稳定玻璃纤维织物的布面编织效果，改善布面平整性，能够有效减少玻璃纤维织物裁剪时的脱纱等情况发生。
作为一种示例，本申请的玻璃纤维织物包括由下往上依次铺设的-n°纬纱层01、衬经纱层05、90°纬纱层02以及+m°纬纱层03；n°纬纱层01、衬经纱层05、90°纬纱层02以及+m°纬纱层03通过捆绑纱04以经平或缝编的方式捆绑在一起。
-n°纬纱层01由单位面积质量为300～306g/m2的E7DR13-300-390玻璃纤维纱和第二纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR17-600-390玻璃纤维纱在以-n°方向上以ABABAB的方式间隔铺纬。
衬经纱层05采用单位面积质量为1～3g/m2的ECR9-68-766规格的玻璃纤维纱在0°方向上平行铺纬而成。
90°纬纱层02由单位面积质量895～901g/m2、张力范围为240±40cN的E7DR13-300-390玻璃纤维纱或E7DR17-600-390玻璃纤维纱平行铺纬而成。
+m°纬纱层03由单位面积质量为300～306g/m2的E7DR13-300-390玻璃纤维纱和第二纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR17-600-390玻璃纤维纱在以+m°方向上以ABABAB的方式间隔铺纬。
作为一种示例，捆绑纱04为100D～150D的涤纶丝，捆绑纱04的捆绑密度为6ends/inch，捆绑纱04的针脚长度为2.5～3.0mm。
作为一种示例，玻璃纤维织物的总单位面积质量为1513～1519g/m2。
下面通过表格将本申请的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物与对比例的玻璃纤维织物进行对比。
其中，本申请对比例选用的是现有的90°纬纱与0°经纱捆绑成的玻璃纤维织物。
可以看出，本申请的玻璃纤维织物通过采用全E7高模纱线，大角度纬纱铺层和大克重设计，实现了90°拉伸性能较常规产品提升30％，强度提升12％。同时结合大小号数纬纱混编交叉铺纬工艺和高密度缝编，确保纬纱缝隙尺寸均匀分布的同时，增加了树脂空间流道，树脂浸透速度较常规产品提升20～30％，有效改善了大克重织物的浸润效果。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，包括依次铺设的-n°纬纱层(01)、0°衬经纱层(05)、90°纬纱层(02)以及+m°纬纱层(03)，所述-n°纬纱层(01)、所述0°衬经纱层(05)、所述90°纬纱层(02)、+m°纬纱层(03)通过捆绑纱(04)捆绑在一起；所述-n°纬纱层(01)的纬纱沿-n°方向斜向平行排列，所述0°衬经纱层(05)由0°衬经纱平行排列而成，所述90°纬纱层(02)的纬纱沿90°方向平行排列，所述+m°纬纱层(03)的纬纱沿+m°方向斜向平行排列。
2.如权利要求1所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，-n°为-45°、-60°或-80°；+m°为+45°、+60°或+80°；n＝m。
3.如权利要求2所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，所述-n°纬纱层(01)包括第一纬纱和第二纬纱，所述-n°纬纱层(01)的所述第一纬纱和所述第二纬纱间隔排列；
所述+m°纬纱层(03)包括第一纬纱和第二纬纱，所述+m°纬纱层(03)的所述第一纬纱和所述第二纬纱间隔排列。
4.如权利要求3所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，所述第一纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR13-300-390玻璃纤维纱；所述第二纬纱为单位面积质量为300～306g/m2的E7DR17-600-390玻璃纤维纱。
5.如权利要求3所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，所述90°纬纱层(02)的90°纬纱的单位面积质量895～901g/m2，所述90°纬纱的张力范围为240±40cN。
6.如权利要求5所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，所述90°纬纱的E7DR13-300-390玻璃纤维纱或E7DR17-600-390玻璃纤维纱。
7.如权利要求1所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，所述0°衬经纱采用ECR9-68-766规格的玻璃纤维纱，单位面积质量为1～3g/m2。
8.如权利要求7所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，所述捆绑纱(04)为100D～150D的涤纶丝，所述捆绑纱(04)的捆绑密度为6ends/inch，所述捆绑纱(04)的针脚长度为2.5～3.0mm。
9.如权利要求7所述的风电叶片叶根增厚层用玻璃纤维织物，其特征在于，所述玻璃纤维织物的总单位面积质量为1513～1519g/m2。
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111764041A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11505660B2 (en) | 2018-01-09 | 2022-11-22 | Owens Corning Intellectual Capital, Llc | Fiber reinforced materials with improved fatigue performance |
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2020
- 2020-07-22 CN CN202010712541.2A patent/CN111764041A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11505660B2 (en) | 2018-01-09 | 2022-11-22 | Owens Corning Intellectual Capital, Llc | Fiber reinforced materials with improved fatigue performance |
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