【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力発電用ブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
風力発電用ブレードは、流線型の翼断面構造を有し、軽量であって金属よりも高い比強度や比弾性率が要求されるので、一般に、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰという）製のブレードが使用されている。
【０００３】
ＦＲＰ製の風力発電用ブレードとしては、ブレードの長手方向に多くの繊維を配列させ、ブレードの曲げ疲労による寿命の低下を防止するもの（例えば、特許文献１参照。）、ブレードの長手方向に配列する繊維に加え、長手方向と±４５度乃至９０度の方向に繊維を配列させた、等方性に近い疑似等方性の積層構成のもの（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。
【０００４】
しかしながら、これら積層構造のブレードは、いずれも補強繊維の積層数の増大に伴い、風車全体が大型化して風車の発電効率は向上するが、重量や耐久性の点から見れば、軽量化、疲労寿命の向上に限界があるという問題があった。
【０００５】
これらの問題を解決するために、水平方向の幅（Ｗ）と垂直方向の厚み（Ｔ）を有する繊維強化樹脂製の中空翼形状断面のブレードの内部に、桁材であるフランジ部が設けられた風車用ブレード構造体において、前記フランジ部は、（Ａ）前記ブレードの断面の重心位置を中心に、水平方向に０．２〜０．５（Ｗ）の範囲内の幅（Ｗｆ）を有するとともに、（Ｂ）前炭素繊維強化樹脂層と、伸度が２〜６％の範囲内の高伸度繊維強化樹脂層とが交互に積層されてなる複合層で構成されており、かつ（Ｃ）該複合層の総厚み（２Ｔｆ）が、前記ブレードの厚み（Ｔ）の１０〜３０％の範囲内であることを特徴とする繊維強化樹脂製風車ブレード構造体が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−６６２４４号公報
【特許文献２】
特開平３−２７１５６６号公報
【特許文献３】
特開２００２−１３７３０７号公報
【０００７】
しかしながら、上記のＦＲＰ製風力発電用ブレードは製造が困難であり、軽量且つ、比強度、比弾性率、風圧に対する耐性等の機械的強度が充分なものは得られず、又、ブレードの回転中に人間が接触すると外皮材が破損して怪我をするという欠点があった。更に、炭素繊維を使用したものでは電波の反射による電波障害が発生するという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、成形が容易で、高い風圧に対する耐性を有し、且つ軽量な風力発電用ブレードを提供することにあり、他の目的は、小型風力発電（屋上設置型）の回転中に人間が接触して割れても怪我をせず、電波の反射による電波障害が発生しない風力発電用ブレードを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の風力発電用ブレードは、引張弾性率が５〜５０ＧＰａのポリオレフィン系樹脂延伸シートよりなる翼状断面の表層と、該表層に囲曉されている空間に充填されている、みかけ密度１０〜５００ｋｇ／ｍ３ 、圧縮弾性率５ＭＰａ以上である弾性体よりなる芯材からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明で使用されるポリオレフィン系樹脂延伸シートは、風力発電用ブレードの表層を構成するので、その引張弾性率は小さすぎると風圧に対する耐性が低下し、逆にあまり大きいシートは延伸成形できなくなるので、５〜５０ＧＰａである。又、ポリオレフィン系樹脂延伸シートの引張破断伸びは、小さすぎると風力発電用ブレードが破損時に脆性破壊し、危険になり、大きくなると引張弾性率が高いものが得にくい傾向があるので３％以上２０％未満が好ましい。
【００１１】
尚、本発明において、引張弾性率及び引張破断伸びの測定は、ＪＩＳ Ｋ７１２７に準拠し、チャック間１００ｍｍ、引張速度１００ｍｍ／分の条件で引張試験を行った。
【００１２】
上記ポリオレフィン系樹脂延伸シートを構成するオレフィン系樹脂としては、フィルム形成能を有する任意のポリオレフィン系樹脂が使用でき、例えば、高密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、線状低密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ペンテン−１共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、ポリブテン樹脂、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等が挙げられ、高密度ポリエチレン樹脂が好適に使用される。
【００１３】
高密度ポリエチレン樹脂の密度は小さくなると延伸しても機械的強度が向上しなくなるので、０．９４ｇ／ｃｍ３ 以上が好ましい。又、高密度ポリエチレン樹脂の重量平均分子量は、小さくなり過ぎると延伸しても機械的強度があまり向上せず、大きくなり過ぎるとフィルム成形や延伸がしにくくなるので、２０万〜５０万が好ましく、メルトインデックス（ＭＦＲ）はフィルム成形性が優れている０．１〜２０が好ましく、より好ましくは０．２〜１０である。
【００１４】
上記ポリオレフィン系樹脂延伸シートは、引張弾性率が高く、引張強度等の機械的強度が高いものが好ましいので１０〜４０倍と高度に延伸されているのが好ましく、より好ましくは２０〜３５倍である。
【００１５】
ポリオレフィン系樹脂延伸シートの延伸方法は従来公知の任意の方法が採用されてよいが、１０〜４０倍と高度に延伸する場合は、オレフィン系樹脂シートを圧延した後、延伸又は延伸を複数回繰り返す多段延伸する方法が好ましい。
【００１６】
上記圧延は、ポリオレフィン系樹脂シートを一対の反対方向に回転するロールに供給し、押圧してシートの厚みを薄くすると共に伸長する方法であり、圧延されたシートは延伸シートとは異なり、オレフィン系樹脂が配向されることなく緻密になっているので、高度に延伸しやすくなっている。
【００１７】
圧延温度は、低くなると均一に圧延できず、高くなると溶融切断するので、圧延する際のロール温度は、圧延するポリオレフィン系樹脂シートのポリオレフィン系樹脂の「融点−４０℃」〜融点の範囲が好ましく、より好ましくは、ポリオレフィン系樹脂の「融点−３０℃」〜「融点−５℃」である。
【００１８】
尚、本発明において、融点とは示差走査型熱量測定機（ＤＳＣ）で熱分析を行った際に認められる、結晶の融解に伴う吸熱ピークの最大点をいう。
【００１９】
又、圧延倍率は小さいと後の延伸に負担がかかり、大きくするのは圧延が困難になるので４〜１０倍が好ましい。尚、本発明において、圧延倍率及び延伸倍率は、圧延又は延伸前のシートの断面積を圧延又は延伸後のシートの断面積で徐した値である。
【００２０】
上記延伸は、従来公知の任意の方法でよく、例えば、ロール延伸法、ゾーン延伸法により、ヒータや熱風により加熱しながら延伸する方法が挙げられる。
【００２１】
延伸温度は、低くなると均一に延伸できず、高くなるとシートが溶融切断するので、延伸するポリオレフィン系樹脂シートのポリオレフィン系樹脂の「融点−６０℃」〜融点の範囲が好ましく、より好ましくは、ポリオレフィン系樹脂の「融点−５０℃」〜「融点−５℃」である。
【００２２】
又、延伸倍率は、全体の延伸倍率を１０〜４０倍にするには、圧延倍率を考慮し、全体の延伸倍率がこの範囲にはいるように決定すればよいが、延伸が少ないと機械的強度が向上しないので、２倍以上が好ましく、より好ましくは３倍以上である。尚、全体の延伸倍率は圧延倍率と延伸倍率を乗じた数値である。
【００２３】
上記ポリオレフィン系樹脂延伸シートは、薄くなると機械的強度が低下し、厚くなると、延伸方向に割れやすくなるため、その厚みは一般に０．０５〜１ｍｍであり、好ましくは０．１〜０．５ｍｍである。
【００２４】
上記ポリオレフィン系樹脂延伸シートは、断面形状が翼状の表層となされ、該表層に囲繞されている空間に芯材が充填されているが、ポリオレフィン系樹脂延伸シートの延伸方向と風力発電用ブレードの長さ方向が略同一なるように形成されるのが好ましい。又、表層は上記ポリオレフィン系樹脂延伸シート単体であってもよいし、ポリオレフィン系樹脂延伸シートが複数枚積層されていてもよい。
【００２５】
又、表層に囲繞されている空間に芯材が充填されているが、上記ポリオレフィン系樹脂延伸シートと芯材とは接着されているのが好ましく、上記ポリオレフィン系樹脂延伸シート同士の接着及び上記ポリオレフィン系樹脂延伸シートと芯材とを接着する方法としては、従来公知の任意の積層方法が採用されてよく、例えば、ゴム系、アクリル系、ウレタン系、シリコン系等の接着剤や粘着剤で接着する方法、エチレンー酢酸ビニル共重合体、線状低密度ポリエチレン樹脂等のホットメルト型接着剤で接着する方法等が挙げられる。
【００２６】
ホットメルト型接着剤で接着する際には、ホットメルト接着剤を溶融し、塗布しながら接着してもよいし、ホットメルト型接着剤シートを積層し、加熱加圧しながら接着してもよいが、加熱温度が高くなると、ポリオレフィン系樹脂延伸シートが収縮するようになるので、ポリオレフィン系樹脂延伸シートが実質的に熱収縮しない温度、即ち、ポリオレフィン系樹脂延伸シートを構成するポリオレフィン系樹脂の「融点−１０℃」以下で接着されるのが好ましい。
【００２７】
本発明で使用される弾性体は、表層に囲繞されている空間に芯材として充填されるものであり、その密度は小さすぎると風力発電用ブレードの剛性低下し風圧に耐え切れなくなり屈曲したり破断したりするようになり、大きすぎると重量増加し設置、運転コストが増加し、圧縮弾性率は小さすぎると風力発電用ブレードの剛性が低下し風圧に耐え切れなくなり屈曲したり破断したりするようになるのでみかけ密度は１０〜５００ｋｇ／ｍ３ 、圧縮弾性率は５ＭＰａ以上である。
【００２８】
尚、本発明において、みかけ密度はＪＩＳ Ｋ６７６７に準拠して測定し、圧縮弾性率はＪＩＳ Ｋ７２０３に準拠し、圧縮速度１ｍｍ／分で測定した。
【００２９】
上記弾性体としては、上記物性を有する任意の材料が使用可能であり、例えば、紡錘形のセルを有する発泡体、ハニカム構造発泡体、アクリル系樹脂発泡体、プラスチック段ボール等が挙げられる。
【００３０】
上記紡錘形のセルを有する発泡体としては、例えば、内在するセルの長径をＤｚ、短径をＤｘｙで表した場合、長径はシートの厚み方向と略一致し、短径はシートの平面方向と略一致し、且つ、アスペクト比Ｄｚ／Ｄｘｙの平均値が１．１〜４．０であり、密度１０〜５００ｋｇ／ｍ３ 、圧縮弾性率が５ＭＰａ以上であるポリオレフィン系樹脂発泡体シートが挙げられ、独立気泡発泡体シートが好ましい。
【００３１】
上記アスペクト比（Ｄｚ／Ｄｘｙ）の平均値とは、発泡体シート内部のセルにおける定方向最大径の比の個数（算術）平均値を意味し、以下の方法で測定される。
【００３２】
アスペクト比（Ｄｚ／Ｄｘｙ）の平均値の測定方法：
発泡体シートのシート厚み方向（ｚ方向と呼ぶ）に平行な任意の断面の１０倍の拡大写真を撮り、無作為に選ばれた少なくとも５０個のセルの定方向最大径を下記２方向で測定し、各アスペクト比（Ｄｚ／Ｄｘｙ）の個数（算術）平均値を算出する。
【００３３】
Ｄｚ：発泡体シート中のセルのｚ方向に平行な最大径
Ｄｘｙ：発泡体シート中のセルのシート幅方向またはシート長さ方向、即ち、ｚ方向に垂直な面方向（ｘｙ方向と呼ぶ）に平行な最大径
【００３４】
上記アスペクト比（Ｄｚ／Ｄｘｙ）の平均値を１．１〜４．０（好ましくは１．３〜２．５）とすることにより、発泡体シート中のセルは発泡体シートの厚み方向に長軸を有する紡錘形のセルとなる。従って、発泡体シートが厚み方向に圧縮力を受けた場合、圧縮力は紡錘形のセルの長軸方向に負荷されることになるので、発泡体シートは厚み方向に高い圧縮強度（圧縮弾性率）を発現し得るものとなる。
【００３５】
上記アスペクト比（Ｄｚ／Ｄｘｙ）の平均値が１．１未満であると、セルの形状がほぼ球形となって、上記紡錘形のセルに起因する圧縮強度（圧縮弾性率）向上効果が十分に得られないので、発泡体の曲げ剛性が小さくなる。逆に上記アスペクト比（Ｄｚ／Ｄｘｙ）の平均値が４．０を超えると、発泡性樹脂はｚ方向にのみ、相当量の伸長歪みを受けることになり、発泡の制御が困難となり、均質な発泡体が得られにくくなる。
【００３６】
また、発泡体シート内部のセルのＤｘｙの平均値は、特に限定されるものではないが、好ましくは５００μｍ以上、より好ましくは８００μｍ以上である。
【００３７】
一般的に、セル径が小さいとセル壁の厚みが薄くなって発泡体シートが座屈を生じ易くなるため、発泡体シート上に重量物を置いた場合、へたり現象や凹み等が発生し易くなるが、発泡体シート内部のセルのＤｘｙの平均値を５００μｍ以上とすることにより、上記座屈に起因するへたり現象や凹み等の発生を効果的に抑制することができる。
【００３８】
上記ポリオレフィン系樹脂としては、前述のポリオレフィン系樹脂が挙げられ、ポリオレフィン系樹脂に対し３０重量％未満の、例えば、ポリスチレンやスチレン系エラストマー等の他の樹脂が添加されていてもよい。
【００３９】
上記発泡体シートの製造方法は、従来公知の任意の方法が採用されてよいが、上記発泡体シートはセルのアスペクト比Ｄｚ／Ｄｘｙの平均値が１．１〜４．０である、即ち、紡錘形のセルを有する発泡体シートであるから、ポリオレフィン系樹脂と熱分解型発泡剤よりなる架橋発泡性樹脂シートの少なくとも１面に補強シートを積層した積層シートを加熱発泡する方法が好ましい。
【００４０】
上記熱分解型発泡剤としては、一般にポリオレフィン系樹脂の発泡に使用されている発泡剤であれば、特に限定されるものではなく、例えば、アゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、トルエンスルホニルヒドラジド、４，４−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）等が挙げられ、アゾジカルボンアミドが好ましい。これらの熱分解型発泡剤は、単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されてもよい。
【００４１】
上記熱分解型発泡剤の添加量は、得ようとする発泡体シートにより適宜決定されればよいが、一般的にポリオレフィン系樹脂１００重量部に対し、２〜２５重量部である。
【００４２】
上記架橋発泡性樹脂シートは、上記ポリオレフィン系樹脂と熱分解型発泡剤よりなり、架橋されているが、シートを架橋するために架橋剤が添加されてもよいし、電離性放射線や電子線を照射して架橋してもよい。
【００４３】
上記架橋剤としては、一般にポリオレフィン系樹脂の発泡に使用されている架橋剤であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ジオキシム化合物、ビスマレイミド化合物、ジビニルベンゼン、アリル系多官能モノマー、（メタ）アクリル系多官能モノマー、キノン化合物等が挙げられる。これらの架橋剤は、単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。
【００４４】
上記架橋発泡性樹脂シートの架橋度は、得ようとする発泡体シートにより適宜決定されればよいが、一般的に、ゲル分率で５〜３０重量％である。尚、ゲル分率とは、試料を１２０℃の熱キシレン中で２４時間溶解した後の未溶解分の重量％である。
【００４５】
上記架橋発泡性樹脂シートの製造方法は、従来公知の任意の方法が採用されればよく、例えば、上記ポリオレフィン系樹脂と熱分解型発泡剤を熱分解型発泡剤の熱分解温度以下の温度で溶融押出してシートを得、次いで１〜２０Ｍｒａｄの電離性放射線や電子線を照射して架橋する方法、上記ポリオレフィン系樹脂、熱分解型発泡剤及び架橋剤よりなる組成物を熱分解型発泡剤の熱分解温度以下の温度で溶融押出してシートを得る方法等が挙げられる。
【００４６】
上記補強シートは、架橋発泡性樹脂シートの発泡温度以上の温度、即ちポリオレフィン系樹脂の融点以上の温度および熱分解型化学発泡剤の分解温度以上の温度に耐え得るものであれば良く、例えば、紙、木材、鉄、非鉄金属、有機繊維やガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維からなる織布や不織布、寒冷紗、ポリイミド樹脂シート、フッ素樹脂シート、ポリテトラフルオロエチレンシート、ポリオレフィン系樹脂シート、前述のポリオレフィン系樹脂延伸シート等が挙げられる。
【００４７】
架橋発泡性樹脂シートの少なくとも１面に補強シートを積層した積層シートを得るには、例えば、補強シートの上に架橋発泡性樹脂シートを押出成形する方法、補強シートと架橋発泡性樹脂シートを重ね合わせ、加熱プレスする方法等が挙げられる。尚、非架橋発泡性樹脂シートを補強シートの上に押出成形した後、非架橋発泡性樹脂シートを電離性放射線や電子線を照射して架橋してもよいことは言うまでもない。
【００４８】
上記積層シートを加熱発泡する方法は、従来公知の任意の方法が採用されてよく、例えば、加熱炉の出口側で発泡体シートを引取りながら連続的に発泡性シートを発泡させる引取り式発泡機、ベルト式発泡機、縦型もしくは横型発泡炉、熱風恒温槽等を用いて発泡を行う方法や、オイルバス、メタルバス、ソルトバス等の熱浴中で発泡を行う方法等が挙げられる。
【００４９】
上記積層シートは架橋発泡性樹脂シートの少なくとも片面に補強シートが積層されているので、発泡時における架橋発泡性樹脂シートの面内の二次元方向（ｘｙ方向）の発泡が抑制され、厚み方向（ｚ方向）により多く発泡するので、得られた発泡体シート内部のセルは厚み方向にその長軸を配向した紡錘形のセルとなっている。
【００５０】
上記ハニカム構造発泡体としては、例えば、上記ポリオレフィン系樹脂、熱分解型発泡剤及び架橋剤よりなる組成物を筒状に溶融押出し、押出された多数の筒状体を金属板等の基板上にその側壁同士が当接するように並べ、加熱発泡することにより得られる。
【００５１】
このハニカム構造発泡体は、多数の筒状体がその側壁同士が当接するように並べられているので、筒状体はその内方にのみ発泡することになり、側壁部の強度が高く、内方に発泡体が存在するハニカム構造になっており、機械的強度が大きい。
【００５２】
本発明の風力発電用ブレードは、翼状断面の表層に囲曉されている空間に芯材が充填されているが、表層に芯材を充填する方法は従来公知の任意の方法が採用されてよく、例えば、２枚の表層の間に芯材を挟み込んでプレス機に供給し、加熱プレスすればよい。尚、この場合、前述の通り、表層の内側にホットメルト型接着剤が積層されていればより緊密に接着できる。
【００５３】
又、芯材が紡錘形のセルを有する発泡体であって、補強シートとして表層を構成するポリオレフィン系樹脂延伸シートを使用している場合は、芯材の上に表層を積層してプレス成形すればよい。
【００５４】
本発明の風力発電用ブレードには、引張弾性率が５〜５０ＧＰａのポリオレフィン系樹脂延伸シートよりなる桁材が、表層に囲繞されている空間の風力発電用ブレードの長さ方向に設置されていてもよい。このような構成とすることにより、風圧に対する耐性をさらに増大することができる。
【００５５】
上記ポリオレフィン系樹脂延伸シートは、前述のポリオレフィン系樹脂延伸シートが使用可能であり、２枚以上のポリオレフィン系樹脂延伸シートが積層された積層シートであってもよいし、複数のポリオレフィン系樹脂延伸シートや積層シートが設置されてもよい。
【００５６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００５７】
（実施例１）
ポリオレフィン系樹脂延伸シートとその積層シートの製造
重量平均分子量（Ｍｗ）３．３×１０５ 、融点１３５℃の高密度ポリエチレン樹脂（日本ポリケム社製、商品名「ＨＹ５４０」）を、同方向二軸混練押出機（プラスチック工学研究所製）に供給して樹脂温度２００℃で溶融混練した後、溶融混練物をロール温度１１０℃に制御したカレンダー成形機にて幅３００ｍｍ、厚さ４．０ｍｍにシート成形してポリエチレン樹脂シートを得た。
【００５８】
得られたポリエチレン樹脂シートを１２０℃に加熱した圧延成形機（積水工機製作所製）を用いて圧延倍率９．４倍に圧延し、幅３００ｍｍ、厚み４２０μｍの圧延シートを得た。
【００５９】
得られた圧延シートを１１０℃に加熱された熱風加熱式の多段延伸装置（協和エンジニアリング製）にて３．０倍の多段延伸を行い、総延伸倍率２８．２倍、幅１７０ｍｍ、厚さ２５０μｍのポリエチレン樹脂延伸シートを得た。
【００６０】
フィルム融着装置（甲南設計工業製）を用いて得られたポリエチレン樹脂延伸シートの両面に、融点１２０℃、幅１６０ｍｍ、厚さ３０μｍの線状低密度ポリエチレン樹脂シート（積水フィルム社製、商品名「ラミロン」）を１６０℃の加熱ロールにて熱融着して厚さ３１０μｍの積層シートを得た。
【００６１】
芯材の製造
変性用スクリュー押出機として、同方向回転２軸スクリュー押出機（プラスチック工学研究所社製、商品名「ＢＴ４０」）を用いた。これはセルフワイピング２条スクリューを備え、そのＬ／Ｄは３５、Ｄは３９ｍｍであった。シリンダーバレルは押出機の上流から下流側へ第１〜６バレルからなり、ダイは３穴ストランドダイであり、揮発分を回収するため第４バレルに真空ベントが設置されていた。
【００６２】
操作条件は下記の通りであった。
【００６３】
上記変性用スクリュー押出機に、ポリプロピレンランダム共重合体（日本ポリケム社製、商品名「ＥＸ６」、ＭＦＲ；１．８、密度；０．９ｇ／ｃｍ３ ）を後端ホッパーから１０ｋｇ／ｈの供給速度で投入し、第３バレルからジビニルベンゼンと２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３をそれぞれ０．０５ｋｇ／ｈ及び０．０１ｋｇ／ｈの供給速度で注入し、溶融混和した後、ストランドダイから吐出し、水冷し、ペレタイザーで切断して、変性樹脂のペレットを得た。このとき、押出機内で発生した揮発分は真空ベントにより真空引きした。
【００６４】
発泡剤混練用スクリュー押出機は、同方向回転２軸スクリュー押出機（日本製鋼所社製、商品名「ＴＥＸ−４４型」）であり、これはセルフワイピング２条スクリューを備え、そのＬ／Ｄは４５．５、Ｄは４７ｍｍであった。シリンダーバレルは押出機の上流から下流側へ第１〜１２バレルからなり、成形ダイは７穴ストランドダイであり、温度設定区分は下記の通りであった。
【００６５】
第１バレルは常時冷却
第１ゾーン；第２〜４バレル
第２ゾーン；第５〜８バレル
第３ゾーン；第９〜１２バレル
第４ゾーン；ダイおよびアダプター部
【００６６】
発泡剤を供給するために第６バレルにサイドフィーダーが設置され、揮発分を回収するため第１１バレルに真空ベントが設置されていた。操作条件は下記の通りであった。
【００６７】
【００６８】
得られた変性樹脂のペレットと、ホモタイプのポリプロピレン樹脂（日本ポリケム社製、商品名「ＦＹ４」、ＭＦＲ；５．０、密度；０．９ｇ／ｃｍ３ ）を、それぞれ１０ｋｇ／ｈの供給速度で、発泡剤混練用スクリュー押出機に供給した。又、同押出機にそのサイドフィーダーからアゾジカルボンイミドを１．０ｋｇ／ｈの供給速度で供給して溶融混練して、Ｔダイから押出し、幅３５０ｍｍ×厚み０．５ｍｍのポリオレフィン系樹脂発泡性シートを得た。
【００６９】
得られたポリオレフィン系樹脂発泡性シートの両面に、してポリエチレンテレフタレート製の不織布（東洋紡績社製、商品名「スパンボンド エクーレ ６３０１Ａ」、秤量３０ｇ／ｍ２ ）を積層し、プレス成形機を用いて温度１８０℃でプレス成形を行い、積層発泡性シートを得た。
【００７０】
得られた積層発泡性シートの縁部を取り除き、一辺３００ｍｍの正方形サンプルを得た。得られたサンプルを２３０℃のオーブンに供給し、約５分間加熱発泡して、厚み１０ｍｍのポリオレフィン系樹脂発泡体シートを得た。
【００７１】
風力発電用ブレードの成形
得られた２枚の積層シートを表層として、得られたポリオレフィン系樹脂発泡体シートを挟み、１２０℃にて加熱した。次に、１２０℃に加熱した翼状断面を有する長さ３５５ｍｍ、最大幅８５ｍｍ、最大高さ１０ｍｍの金型に供給し、加圧プレスして賦型し、常温に冷却して金型から取出して風力発電用ブレードを得た。尚、積層シートの延伸方向と風力発電用ブレードの長手方向が一致するように挟んでプレス成形した。
【００７２】
（実施例２）
桁材の成形
実施例１で得られたポリオレフィン系延伸延伸シート５枚を積層して１２０℃に加熱し、雄型および雌型からなるＵ字型金型（幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ）に供給しＵ字型に賦型した。得られた積層体を、風力発電用ブレードの桁材として使用できるように上面を切断し、桁材を得た。
【００７３】
風力発電用ブレードの成形
図１は実施例２で得られた風力発電用ブレードを示す断面図である。実施例１で得られたポリオレフィン系延伸シートを表層１として、得られた桁材２及び実施例１で得られたポリオレフィン系樹脂発泡体シート３を挟み、１２０℃にて加熱した。次に、１２０℃に加熱した翼状断面を有する長さ３５５ｍｍ、最大幅８５ｍｍ、最大高さ１０ｍｍの金型に供給し、加圧プレスして賦型し、常温に冷却して金型から取出して風力発電用ブレードを得た。尚、積層シートの延伸方向と風力発電用ブレードの長手方向が一致するように挟んでプレス成形した。
【００７４】
（実施例３）
重量平均分子量（Ｍｗ）３．３×１０５ 、融点１３５℃の高密度ポリエチレン樹脂（日本ポリケム社製、商品名「ＨＹ５４０」）を、同方向二軸混練押出機（プラスチック工学研究所製）に供給して樹脂温度２００℃で溶融混練した後、溶融混練物をロール温度１１０℃に制御したカレンダー成形機にて幅３００ｍｍ、厚さ１．８ｍｍにシート成形してポリエチレン樹脂シートを得た。
【００７５】
得られたポリエチレン樹脂シートを１２０℃に加熱した圧延成形機（積水工機製作所製）を用いて圧延倍率４．８倍に圧延し、幅３００ｍｍ、厚み３７０μｍの圧延シートを得た。
【００７６】
フィルム融着装置（甲南設計工業製）を用いて得られた圧延シートの両面に、融点１２０℃、幅１６０ｍｍ、厚さ３０μｍの線状低密度ポリエチレン樹脂シート（積水フィルム社製、商品名「ラミロン」）を１６０℃の加熱ロールにて熱融着して厚さ４３０μｍの積層シートを得た。
【００７７】
得られた積層シートを用い、実施例２で行ったと同様にして桁材を得、実施例２で行ったと同様にして風力発電用ブレードを得た。
【００７８】
（実施例４）
実施例１で得られた積層発泡性シートに代えて、アクリル発泡体（積水化学工業株式会社製、商品名「フォーマック」、厚み１０ｍｍ）を芯材として使用した以外は実施例１で行ったと同様にして、風力発電用ブレードを得た。
【００７９】
（比較例１）
実施例３で得られた積層シートを表層用の積層シートとして使用した以外は実施例１で行ったと同様にして風力発電用ブレードを得た。
【００８０】
（比較例２）
実施例１で得られたポリオレフィン系樹脂発泡体シートに代えて、ポリエチレン樹脂発泡体シート（積水化学社製、商品名「ソフトロン」、厚み１０ｍｍ）を芯材として使用した以外は実施例１で行ったと同様にして風力発電用ブレードを得た。
【００８１】
（比較例３）
実施例１で得られたポリオレフィン系延伸シートに代えて、実施例３で得られた積層シートを使用した以外は実施例２で行ったと同様にして桁材を得た。得られた桁材と、表層として、実施例３で得られた積層シートを使用した以外は実施例２で行ったと同様にして風力発電用ブレードを得た。
【００８２】
物性評価
（１）引張強度、引張弾性率、引張破断伸び
ＪＩＳ Ｋ ７１２７に準拠して、チャック間距離１００ｍｍ、試験速度１００ｍｍ／分にて表層及び桁材の引張試験を行い、引張強度、引張弾性率、および引張破断伸びを求めた。
【００８３】
（２）圧縮弾性率
発泡体シートの発泡体部分のみを切り出し、ＪＩＳ Ｋ ７２０３に準拠して、試験速度１ｍｍ／ｍｉｎにて圧縮試験を行い、圧縮弾性率を求めた。
【００８４】
（３）みかけ密度
発泡体シートの発泡体部分のみを切り出し、ＪＩＳ Ｋ ６７６７に準拠して見かけ密度を測定した。
【００８５】
（４）実装試験（風圧に対する耐性）
各実施例及び比較例で得られた風力発電用ブレードそれぞれ６枚を風力発電機（ＬＶＭ社製、商品名「ＡＥＲＯＧＥＮ ４Ｆ」）本体に取り付け、風力発電機の前方２．０ｍに設置した水平循環型風洞装置により風速約２０ｍ／分の風を約１０分間送風したのちの曲がり変位量を測定することにより評価した。
得られた結果を、各発泡体のアスペクト比と共に表１に示した。
【００８６】
【表１】
【００８７】
【発明の効果】
請求項１に記載の風力発電用ブレードの構成は上述の通りであるから、成形が容易で、高い風圧に対する耐性を有し、且つ軽量である。又、風力発電中、即ち、風力発電用ブレードの回転中に人間が接触してブレードが割れても人間が怪我をすることがなく、電波の反射による電波障害が発生することもない。
【００８８】
請求項２に記載の風力発電用ブレードは、更に、引張弾性率が５〜５０ＧＰａのポリオレフィン系樹脂延伸シートよりなる桁材が、表層に囲繞されている空間の風力発電用ブレードの長さ方向に設置されているので、より高い風圧に対する耐性曲げ疲労疲労強度を有し風力発電用ブレードとして好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例２で得られた本発明の風力発電用ブレードの１例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 表層
２ 桁材
３ ポリオレフィン系樹脂発泡体シート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a blade for wind power generation.
[0002]
[Prior art]
Blades for wind power generation have a streamlined blade cross-sectional structure, are lightweight, and require higher specific strength and specific elastic modulus than metal. Therefore, blades made of fiber reinforced resin (hereinafter, referred to as FRP) are generally used. It is used.
[0003]
FRP wind power blades include a number of fibers arranged in the longitudinal direction of the blade to prevent a reduction in life due to bending fatigue of the blade (for example, see Patent Document 1), and an arrangement in the longitudinal direction of the blade. In addition to the fibers to be formed, a quasi-isotropic near-isotropic laminated structure in which the fibers are arranged in the direction of ± 45 ° to 90 ° with respect to the longitudinal direction (for example, see Patent Document 2) is proposed. ing.
[0004]
However, in all of these blades having a laminated structure, as the number of reinforcing fibers increases, the overall size of the wind turbine increases and the power generation efficiency of the wind turbine improves, but from the viewpoint of weight and durability, the weight and fatigue of the blade are reduced. There is a problem that there is a limit in improving the life.
[0005]
In order to solve these problems, a flange portion which is a girder member is provided inside a hollow wing-shaped cross-section blade made of fiber reinforced resin having a horizontal width (W) and a vertical thickness (T). In the wind turbine blade structure, the flange portion has a width (Wf) in the range of 0.2 to 0.5 (W) in the horizontal direction around (A) the center of gravity of the cross section of the blade. And (B) a composite layer formed by alternately laminating a front carbon fiber reinforced resin layer and a high elongation fiber reinforced resin layer having an elongation of 2 to 6%, and (C) ) A fiber-reinforced resin windmill blade structure characterized in that the total thickness (2Tf) of the composite layer is in the range of 10 to 30% of the thickness (T) of the blade (for example, Patent Document 3).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-66244
[Patent Document 2]
JP-A-3-271566
[Patent Document 3]
JP-A-2002-137307
[0007]
However, the above-mentioned blade for wind power generation made of FRP is difficult to manufacture, and it is not possible to obtain a lightweight and sufficient mechanical strength such as specific strength, specific elastic modulus and resistance to wind pressure. There is a drawback that the skin material is damaged and injured when a human comes into contact with it. Furthermore, the use of carbon fibers has a drawback that radio interference is caused by reflection of radio waves.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention has been made in view of the above problems, is easy to form, has high wind pressure resistance, and is to provide a lightweight wind power generation blade, other objects, An object of the present invention is to provide a blade for wind power generation that does not cause any injury even if a human touches and breaks during rotation of a small wind power generation (rooftop type) and does not cause radio interference due to reflection of radio waves.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The blade for wind power generation of the present invention has a wing-shaped cross section made of a stretched polyolefin-based resin sheet having a tensile modulus of 5 to 50 GPa, and an apparent density of 10 to 500 kg filled in a space surrounded by the surface layer. / M3 And a core material made of an elastic body having a compression modulus of 5 MPa or more.
[0010]
Since the stretched polyolefin-based resin sheet used in the present invention constitutes the surface layer of the blade for wind power generation, if its tensile modulus is too small, the resistance to wind pressure is reduced. , 5 to 50 GPa. On the other hand, if the tensile elongation at break of the stretched polyolefin resin sheet is too small, the blade for wind power generation is brittlely broken at the time of breakage, which is dangerous. % Is preferred.
[0011]
In the present invention, the tensile elastic modulus and the tensile elongation at break were measured in accordance with JIS K7127, and a tensile test was performed under the conditions of 100 mm between chucks and 100 mm / min.
[0012]
As the olefin-based resin constituting the stretched polyolefin-based resin sheet, any polyolefin-based resin having a film-forming ability can be used, for example, a high-density polyethylene resin, a medium-density polyethylene resin, a low-density polyethylene resin, a linear low-density resin. Polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene-propylene copolymer, ethylene-pentene-1 copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene- (meth) acrylate copolymer, polybutene resin, ethylene-vinyl chloride copolymer Examples include a polymer, an ethylene-propylene-butene copolymer, and an ethylene-propylene-diene copolymer, and a high-density polyethylene resin is suitably used.
[0013]
When the density of the high-density polyethylene resin decreases, the mechanical strength does not improve even when stretched, so that 0.94 g / cm3 The above is preferable. Also, the weight average molecular weight of the high-density polyethylene resin is too small, the mechanical strength is not so much improved even when stretched, and if too large, it is difficult to form or stretch the film, so that it is preferably 200,000 to 500,000. The melt index (MFR) is preferably from 0.1 to 20, and more preferably from 0.2 to 10, which is excellent in film formability.
[0014]
The stretched polyolefin-based resin sheet has a high tensile modulus and preferably has high mechanical strength such as tensile strength, so it is preferably stretched as high as 10 to 40 times, more preferably 20 to 35 times. is there.
[0015]
As the stretching method of the polyolefin-based resin stretched sheet, any conventionally known method may be adopted, but when highly stretched to 10 to 40 times, after stretching the olefin-based resin sheet, stretching or stretching is repeated a plurality of times. Multi-stage stretching is preferred.
[0016]
The rolling is a method of feeding a polyolefin-based resin sheet to a pair of rolls rotating in opposite directions, pressing and reducing the thickness of the sheet and extending the rolled sheet. Unlike a stretched sheet, a rolled sheet is an olefin-based resin sheet. Since the resin is dense without being oriented, it is highly easily stretched.
[0017]
Rolling temperature is not uniformly rolled when it is low, it is melted and cut when it is high, so the roll temperature at the time of rolling is preferably in the range of `` melting point -40 ° C '' to the melting point of the polyolefin resin of the polyolefin resin sheet to be rolled. More preferably, the melting point of the polyolefin-based resin is from "melting point -30 ° C" to "melting point -5 ° C".
[0018]
In the present invention, the melting point refers to a maximum point of an endothermic peak accompanying melting of a crystal, which is observed when a thermal analysis is performed by a differential scanning calorimeter (DSC).
[0019]
Further, when the rolling ratio is small, a burden is imposed on the subsequent stretching, and when the rolling ratio is increased, the rolling becomes difficult. In the present invention, the rolling ratio and the stretching ratio are values obtained by reducing the sectional area of the sheet before rolling or stretching by the sectional area of the sheet after rolling or stretching.
[0020]
The stretching may be performed by any conventionally known method, for example, a method of stretching by heating with a heater or hot air by a roll stretching method or a zone stretching method.
[0021]
When the stretching temperature is low, uniform stretching cannot be performed, and when the stretching temperature is high, the sheet is melt-cut. Therefore, the polyolefin resin of the polyolefin resin sheet to be stretched preferably has a melting point of −60 ° C. to a melting point, more preferably a polyolefin. It is "melting point -50 degreeC"-"melting point -5 degreeC" of system resin.
[0022]
The stretching ratio may be determined so that the overall stretching ratio falls within this range in consideration of the rolling ratio in order to make the overall stretching ratio 10 to 40 times. Since the strength is not improved, it is preferably at least twice, more preferably at least three times. The overall stretching ratio is a value obtained by multiplying the rolling ratio and the stretching ratio.
[0023]
The above-mentioned stretched polyolefin-based resin sheet has a decreased mechanical strength when it is thin, and is apt to be cracked in a stretching direction when it is thick, so its thickness is generally 0.05 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm. is there.
[0024]
The stretched polyolefin-based resin sheet has a wing-shaped surface layer in cross-section, and a core material is filled in a space surrounded by the surface layer. Preferably, they are formed so that their height directions are substantially the same. The surface layer may be a single stretched polyolefin resin sheet or a plurality of stretched polyolefin resin sheets.
[0025]
Although the core material is filled in the space surrounded by the surface layer, the stretched polyolefin-based resin sheet and the core material are preferably bonded to each other. As a method for bonding the stretched resin-based sheet and the core material, any conventionally known laminating method may be adopted, and for example, a rubber-based, acrylic-based, urethane-based, silicone-based adhesive or an adhesive is used. And a method of bonding with a hot-melt adhesive such as an ethylene-vinyl acetate copolymer or a linear low-density polyethylene resin.
[0026]
When bonding with a hot-melt type adhesive, the hot-melt adhesive may be melted and bonded while applying, or a hot-melt type adhesive sheet may be laminated and bonded while heating and pressing. When the heating temperature is increased, the stretched polyolefin resin sheet shrinks. Therefore, the temperature at which the stretched polyolefin resin sheet does not substantially thermally shrink, that is, the melting point of the polyolefin resin constituting the stretched polyolefin resin sheet It is preferable that the adhesive be applied at a temperature of -10 ° C or lower.
[0027]
The elastic body used in the present invention is filled in the space surrounded by the surface layer as a core material.If the density is too low, the rigidity of the blade for wind power generation decreases, and the blade cannot withstand the wind pressure and bends. If it is too large, the weight will increase and the installation and operating costs will increase.If the compression modulus is too low, the rigidity of the blade for wind power generation will decrease, and it will not be able to withstand wind pressure and will bend or break. The apparent density is 10 to 500 kg / m3 , The compression modulus is 5 MPa or more.
[0028]
In the present invention, the apparent density was measured according to JIS K6767, and the compression modulus was measured at a compression speed of 1 mm / min according to JIS K7203.
[0029]
As the elastic body, any material having the above physical properties can be used, and examples thereof include a foam having a spindle-shaped cell, a honeycomb structured foam, an acrylic resin foam, and a plastic cardboard.
[0030]
As the foam having the spindle-shaped cells, for example, when the major axis of the internal cells is represented by Dz and the minor axis is represented by Dxy, the major axis substantially matches the thickness direction of the sheet, and the minor axis is substantially equal to the planar direction of the sheet. And the average value of the aspect ratio Dz / Dxy is 1.1 to 4.0, and the density is 10 to 500 kg / m.3 And a polyolefin-based resin foam sheet having a compression modulus of 5 MPa or more, and a closed-cell foam sheet is preferable.
[0031]
The average value of the aspect ratio (Dz / Dxy) means the number (arithmetic) average value of the ratio of the maximum diameter in the fixed direction in cells inside the foam sheet, and is measured by the following method.
[0032]
Method for measuring average value of aspect ratio (Dz / Dxy):
Take a 10 times enlarged photograph of an arbitrary cross section parallel to the sheet thickness direction (called the z direction) of the foam sheet, and measure the fixed direction maximum diameter of at least 50 randomly selected cells in the following two directions. Then, the number (arithmetic) average value of each aspect ratio (Dz / Dxy) is calculated.
[0033]
Dz: the maximum diameter of the cells in the foam sheet parallel to the z direction
Dxy: the maximum diameter parallel to the sheet width direction or sheet length direction of the cells in the foam sheet, that is, the plane direction perpendicular to the z direction (called the xy direction).
[0034]
By setting the average value of the aspect ratio (Dz / Dxy) to 1.1 to 4.0 (preferably 1.3 to 2.5), the cells in the foam sheet are elongated in the thickness direction of the foam sheet. It becomes a spindle-shaped cell having an axis. Therefore, when the foam sheet is subjected to a compressive force in the thickness direction, the compressive force is applied in the major axis direction of the spindle-shaped cell, and the foam sheet has a high compressive strength (compressive modulus) in the thickness direction. Can be expressed.
[0035]
When the average value of the aspect ratio (Dz / Dxy) is less than 1.1, the shape of the cell becomes substantially spherical, and the effect of improving the compressive strength (compressive modulus) caused by the spindle-shaped cell is sufficiently obtained. Since it is not possible, the bending rigidity of the foam is reduced. Conversely, when the average value of the above aspect ratio (Dz / Dxy) exceeds 4.0, the foamable resin undergoes a considerable amount of elongation strain only in the z direction, making it difficult to control foaming and to obtain a homogeneous foam. It becomes difficult to obtain a foam.
[0036]
The average value of Dxy of the cells inside the foam sheet is not particularly limited, but is preferably 500 μm or more, more preferably 800 μm or more.
[0037]
In general, when the cell diameter is small, the thickness of the cell wall becomes thin, and the foam sheet is likely to buckle, so that when a heavy object is placed on the foam sheet, a settling phenomenon or a dent is generated. By making the average value of Dxy of the cells inside the foam sheet 500 μm or more, it is possible to effectively suppress the occurrence of the sagging phenomenon and the dent caused by the buckling.
[0038]
Examples of the polyolefin-based resin include the above-mentioned polyolefin-based resins, and another resin such as polystyrene or a styrene-based elastomer may be added in an amount of less than 30% by weight based on the polyolefin-based resin.
[0039]
As a method for manufacturing the foam sheet, any conventionally known method may be employed. However, the foam sheet has an average cell aspect ratio Dz / Dxy of 1.1 to 4.0, that is, Since it is a foam sheet having spindle-shaped cells, a method of heating and foaming a laminated sheet in which a reinforcing sheet is laminated on at least one surface of a crosslinked foamable resin sheet made of a polyolefin-based resin and a pyrolytic foaming agent is preferable.
[0040]
The thermal decomposition type foaming agent is not particularly limited as long as it is a foaming agent generally used for foaming a polyolefin-based resin.For example, azodicarbonamide, benzenesulfonyl hydrazide, dinitrosopentamethylenetetramine, Examples thereof include toluenesulfonyl hydrazide and 4,4-oxybis (benzenesulfonyl hydrazide), and azodicarbonamide is preferable. These pyrolytic foaming agents may be used alone or in combination of two or more.
[0041]
The amount of the pyrolytic foaming agent to be added may be appropriately determined depending on the foam sheet to be obtained, and is generally 2 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyolefin resin.
[0042]
The cross-linked foamable resin sheet is composed of the polyolefin resin and a pyrolytic foaming agent, and is cross-linked.A cross-linking agent may be added to cross-link the sheet, or ionizing radiation or electron beams may be used. Irradiation may be used for crosslinking.
[0043]
The crosslinking agent is not particularly limited as long as it is a crosslinking agent generally used for foaming a polyolefin-based resin.For example, dioxime compounds, bismaleimide compounds, divinylbenzene, allylic polyfunctional monomers, (Meth) acrylic polyfunctional monomers, quinone compounds and the like. These crosslinking agents may be used alone or in combination of two or more.
[0044]
The degree of cross-linking of the cross-linked foamable resin sheet may be appropriately determined depending on the foam sheet to be obtained, and is generally 5 to 30% by weight in terms of gel fraction. The gel fraction is the weight percentage of the undissolved portion after dissolving the sample in hot xylene at 120 ° C. for 24 hours.
[0045]
The method for producing the cross-linked foamable resin sheet may be any conventionally known method.For example, the polyolefin resin and the pyrolytic foaming agent may be mixed at a temperature equal to or lower than the thermal decomposition temperature of the pyrolytic foaming agent. Melt extruding to obtain a sheet, then cross-linking by irradiating 1-20 Mrad of ionizing radiation or electron beam, the composition comprising the polyolefin resin, the pyrolytic foaming agent and the crosslinking agent A method of obtaining a sheet by melt-extrusion at a temperature equal to or lower than the thermal decomposition temperature may be used.
[0046]
The reinforcing sheet is not limited as long as it can withstand a temperature equal to or higher than the foaming temperature of the crosslinked foamable resin sheet, that is, a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin resin and a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the thermal decomposition type chemical blowing agent. Woven or nonwoven fabric made of paper, wood, iron, non-ferrous metal, inorganic fiber such as organic fiber, glass fiber, carbon fiber, etc., cold gauze, polyimide resin sheet, fluororesin sheet, polytetrafluoroethylene sheet, polyolefin resin sheet, as described above And the like.
[0047]
In order to obtain a laminated sheet obtained by laminating a reinforcing sheet on at least one surface of a crosslinked foamable resin sheet, for example, a method of extruding a crosslinked foamable resin sheet on a reinforcing sheet, stacking a reinforcing sheet and a crosslinked foamable resin sheet, And hot pressing. After extruding the non-crosslinked foamable resin sheet on the reinforcing sheet, it goes without saying that the non-crosslinked foamable resin sheet may be crosslinked by irradiating it with ionizing radiation or an electron beam.
[0048]
As the method of heating and foaming the laminated sheet, any conventionally known method may be employed. For example, take-up foaming in which a foamable sheet is continuously foamed while taking up a foam sheet at the outlet side of a heating furnace. Foaming method using a foaming machine, a belt-type foaming machine, a vertical or horizontal foaming furnace, a hot-air thermostat, or a method of foaming in a hot bath such as an oil bath, a metal bath, and a salt bath.
[0049]
In the laminated sheet, since the reinforcing sheet is laminated on at least one surface of the crosslinked foamable resin sheet, foaming in the two-dimensional direction (xy direction) in the plane of the crosslinked foamable resin sheet during foaming is suppressed, and the thickness direction ( (Z direction), the cells inside the obtained foam sheet are spindle-shaped cells whose major axes are oriented in the thickness direction.
[0050]
As the honeycomb structure foam, for example, the composition comprising the polyolefin-based resin, the pyrolytic foaming agent and the cross-linking agent is melt-extruded into a cylindrical shape, and a large number of extruded cylindrical bodies are formed on a substrate such as a metal plate. It is obtained by arranging the side walls so as to be in contact with each other and foaming by heating.
[0051]
In this honeycomb structure foam, since a large number of cylindrical bodies are arranged so that their side walls are in contact with each other, the cylindrical bodies are foamed only inside thereof, and the strength of the side wall portions is high, and On the other hand, it has a honeycomb structure in which a foam is present, and has high mechanical strength.
[0052]
The blade for wind power generation of the present invention has a core material filled in the space surrounded by the surface layer of the wing-shaped cross section.A method of filling the core material in the surface layer may be any conventionally known method. For example, a core material may be sandwiched between two surface layers, supplied to a press, and heated and pressed. In this case, as described above, if the hot melt type adhesive is laminated on the inner side of the surface layer, the adhesive can be more tightly bonded.
[0053]
Further, when the core material is a foam having spindle-shaped cells and a stretched polyolefin resin sheet constituting the surface layer is used as a reinforcing sheet, the surface layer is laminated on the core material and press-formed. Good.
[0054]
In the blade for wind power generation of the present invention, a girder made of a stretched polyolefin resin sheet having a tensile modulus of 5 to 50 GPa is installed in the length direction of the blade for wind power generation in a space surrounded by a surface layer. Is also good. With this configuration, the resistance to wind pressure can be further increased.
[0055]
As the above-mentioned stretched polyolefin resin sheet, the above-mentioned stretched polyolefin resin sheet can be used, and it may be a laminated sheet in which two or more stretched polyolefin resin sheets are laminated, or a plurality of stretched polyolefin resin sheets. Or a laminated sheet may be provided.
[0056]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, examples of the present invention will be described.
[0057]
(Example 1)
Manufacture of stretched polyolefin resin sheet and its laminated sheet
Weight average molecular weight (Mw) 3.3 × 105 A high-density polyethylene resin having a melting point of 135 ° C. (manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd., trade name “HY540”) is supplied to a coaxial twin-screw kneading extruder (manufactured by Plastics Engineering Laboratory) and melt-kneaded at a resin temperature of 200 ° C. The melt-kneaded material was formed into a sheet having a width of 300 mm and a thickness of 4.0 mm using a calendering machine controlled at a roll temperature of 110 ° C. to obtain a polyethylene resin sheet.
[0058]
The obtained polyethylene resin sheet was rolled to a rolling ratio of 9.4 times using a rolling molding machine (manufactured by Sekisui Koki Seisakusho) heated to 120 ° C. to obtain a rolled sheet having a width of 300 mm and a thickness of 420 μm.
[0059]
The obtained rolled sheet was subjected to multi-stage stretching of 3.0 times by a hot air heating type multi-stage stretching device (manufactured by Kyowa Engineering) heated to 110 ° C., and the total stretching ratio was 28.2 times, the width was 170 mm, and the thickness was 250 μm. To obtain a stretched polyethylene resin sheet.
[0060]
A linear low-density polyethylene resin sheet having a melting point of 120 ° C., a width of 160 mm and a thickness of 30 μm (trade name, manufactured by Sekisui Film Co., Ltd.) is provided on both sides of a stretched polyethylene resin sheet obtained using a film fusing apparatus (manufactured by Konan Sekkei Kogyo). "Lamilon") was thermally fused with a heating roll at 160 ° C. to obtain a laminated sheet having a thickness of 310 μm.
[0061]
Manufacture of core material
A co-rotating twin screw extruder (trade name "BT40", manufactured by Plastics Engineering Laboratory Co., Ltd.) was used as a denaturing screw extruder. It had a self-wiping double-start screw with an L / D of 35 and a D of 39 mm. The cylinder barrel was composed of first to sixth barrels from the upstream to the downstream of the extruder, the die was a three-hole strand die, and a vacuum vent was installed in the fourth barrel to collect volatile components.
[0062]
The operating conditions were as follows.
[0063]
A polypropylene random copolymer (trade name “EX6”, manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd., MFR: 1.8, density: 0.9 g / cm)3 ) Was fed from the rear end hopper at a feed rate of 10 kg / h, and divinylbenzene and 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3 were each added at 0.05 kg / h from the third barrel. After injection at a feed rate of 0.01 kg / h and melt mixing, the mixture was discharged from a strand die, cooled with water, and cut with a pelletizer to obtain pellets of a modified resin. At this time, volatiles generated in the extruder were evacuated by a vacuum vent.
[0064]
The screw extruder for kneading the foaming agent is a co-rotating twin-screw extruder (trade name “TEX-44”, manufactured by Nippon Steel Works, Ltd.), which is equipped with a self-wiping double-start screw and its L / D. Was 45.5 and D was 47 mm. The cylinder barrel consisted of first to twelfth barrels from upstream to downstream of the extruder, the forming die was a 7-hole strand die, and the temperature setting sections were as follows.
[0065]
The first barrel is always cooled
1st zone; 2nd to 4th barrel
2nd zone; 5th to 8th barrels
3rd zone; 9th to 12th barrels
4th zone; die and adapter part
[0066]
A side feeder was installed in the sixth barrel to supply the blowing agent, and a vacuum vent was installed in the eleventh barrel to collect volatiles. The operating conditions were as follows.
[0067]
[0068]
A pellet of the obtained modified resin and a homo-type polypropylene resin (manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd., trade name “FY4”, MFR: 5.0, density: 0.9 g / cm)3 ) Were supplied at a feed rate of 10 kg / h to the screw extruder for kneading the foaming agent. Also, azodicarbonimide was supplied to the same extruder from its side feeder at a supply rate of 1.0 kg / h, melt-kneaded, extruded from a T-die, and expanded into a polyolefin resin foam sheet having a width of 350 mm and a thickness of 0.5 mm. Got.
[0069]
A polyethylene terephthalate non-woven fabric (manufactured by Toyobo Co., Ltd., trade name “Spunbond Ecule 6301A”, weighing 30 g / m) is formed on both sides of the obtained polyolefin resin foamable sheet.2 ) Were laminated and press-molded at a temperature of 180 ° C. using a press molding machine to obtain a laminated foamable sheet.
[0070]
The edge of the obtained laminated foamable sheet was removed to obtain a square sample having a side of 300 mm. The obtained sample was supplied to an oven at 230 ° C. and heated and foamed for about 5 minutes to obtain a polyolefin resin foam sheet having a thickness of 10 mm.
[0071]
Forming blades for wind power generation
The obtained two laminated sheets were used as a surface layer, and the obtained polyolefin-based resin foam sheet was sandwiched therebetween and heated at 120 ° C. Next, it is supplied to a mold having a length of 355 mm, a maximum width of 85 mm, and a maximum height of 10 mm having a wing-shaped cross section heated to 120 ° C., press-molds, molds, cools to room temperature, and takes out from the mold. A blade for wind power generation was obtained. The laminate sheet was pressed and formed so that the stretching direction of the laminated sheet and the longitudinal direction of the wind power generation blade coincided with each other.
[0072]
(Example 2)
Girder forming
Five sheets of the stretched and stretched polyolefin-based stretched sheet obtained in Example 1 were laminated and heated to 120 ° C., and supplied to a U-shaped mold (30 mm in width and 20 mm in height) composed of a male mold and a female mold to form a U-shaped mold. It was shaped into. The upper surface of the obtained laminated body was cut so that it could be used as a girder of a blade for wind power generation, thereby obtaining a girder.
[0073]
Forming blades for wind power generation
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a wind power generation blade obtained in Example 2. The stretched polyolefin-based sheet obtained in Example 1 was used as the surface layer 1, and the obtained beam 2 and the polyolefin-based resin foam sheet 3 obtained in Example 1 were sandwiched, and heated at 120 ° C. Next, it is supplied to a mold having a length of 355 mm, a maximum width of 85 mm, and a maximum height of 10 mm having a wing-shaped cross section heated to 120 ° C., press-molds, molds, cools to room temperature, and takes out from the mold. A blade for wind power generation was obtained. The laminate sheet was pressed and formed so that the stretching direction of the laminated sheet and the longitudinal direction of the wind power generation blade coincided with each other.
[0074]
(Example 3)
Weight average molecular weight (Mw) 3.3 × 105 A high-density polyethylene resin having a melting point of 135 ° C. (manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd., trade name “HY540”) is supplied to a coaxial twin-screw kneading extruder (manufactured by Plastics Engineering Laboratory) and melt-kneaded at a resin temperature of 200 ° C. The melt-kneaded material was formed into a sheet having a width of 300 mm and a thickness of 1.8 mm using a calendering machine controlled at a roll temperature of 110 ° C. to obtain a polyethylene resin sheet.
[0075]
The obtained polyethylene resin sheet was rolled to a rolling ratio of 4.8 times using a rolling molding machine (manufactured by Sekisui Koki Seisakusho) heated to 120 ° C. to obtain a rolled sheet having a width of 300 mm and a thickness of 370 μm.
[0076]
A linear low-density polyethylene resin sheet having a melting point of 120 ° C., a width of 160 mm, and a thickness of 30 μm (trade name “Ramiron”, manufactured by Sekisui Film Co., Ltd.) ) Was thermally fused with a heating roll at 160 ° C. to obtain a 430 μm-thick laminated sheet.
[0077]
Using the obtained laminated sheet, a girder material was obtained in the same manner as in Example 2, and a blade for wind power generation was obtained in the same manner as in Example 2.
[0078]
(Example 4)
Example 1 was repeated except that an acrylic foam (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., trade name "Formac", thickness 10 mm) was used as a core material instead of the laminated foamable sheet obtained in Example 1. Similarly, a blade for wind power generation was obtained.
[0079]
(Comparative Example 1)
A blade for wind power generation was obtained in the same manner as in Example 1, except that the laminated sheet obtained in Example 3 was used as a laminated sheet for a surface layer.
[0080]
(Comparative Example 2)
Example 1 was repeated except that a polyethylene resin foam sheet (manufactured by Sekisui Chemical Co., trade name "Softlon", thickness 10 mm) was used as a core material instead of the polyolefin-based resin foam sheet obtained in Example 1. A blade for wind power generation was obtained in the same manner as described above.
[0081]
(Comparative Example 3)
A girder material was obtained in the same manner as in Example 2, except that the laminated sheet obtained in Example 3 was used instead of the stretched polyolefin-based sheet obtained in Example 1. A blade for wind power generation was obtained in the same manner as in Example 2 except that the obtained girder material and the laminated sheet obtained in Example 3 were used as a surface layer.
[0082]
Evaluation of the physical properties
(1) Tensile strength, tensile modulus, tensile elongation at break
According to JIS K 7127, a tensile test was performed on the surface layer and the girder material at a distance between the chucks of 100 mm and a test speed of 100 mm / min to determine the tensile strength, tensile elastic modulus, and tensile elongation at break.
[0083]
(2) Compression modulus
Only the foam portion of the foam sheet was cut out, and a compression test was performed at a test speed of 1 mm / min in accordance with JIS K 7203 to determine a compression modulus.
[0084]
(3) Apparent density
Only the foam portion of the foam sheet was cut out, and the apparent density was measured according to JIS K6767.
[0085]
(4) Mounting test (resistance to wind pressure)
Six horizontal blades each of which was attached to the main body of a wind power generator (trade name "AEROGEN 4F" manufactured by LVM), and was installed 2.0 m in front of the wind power generator, in each of the six blades for wind power generation obtained in each of the examples and comparative examples. Evaluation was made by measuring the amount of bending displacement after blowing a wind of about 20 m / min for about 10 minutes using a wind tunnel apparatus.
The obtained results are shown in Table 1 together with the aspect ratio of each foam.
[0086]
[Table 1]
[0087]
【The invention's effect】
Since the configuration of the blade for wind power generation according to claim 1 is as described above, it is easy to form, has resistance to high wind pressure, and is lightweight. Further, even if a blade is broken by contact with a person during wind power generation, that is, rotation of the blade for wind power generation, no injury is caused to the person, and no radio interference due to reflection of radio waves occurs.
[0088]
The blade for wind power generation according to claim 2, further, has a tensile modulus of 5 to 50 GPa, which is made of a stretched polyolefin-based resin sheet, in the length direction of the wind power generation blade in a space surrounded by the surface layer. Since it is installed, it has a resistance to bending fatigue strength against higher wind pressure and can be suitably used as a blade for wind power generation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a wind power generation blade of the present invention obtained in Example 2.
[Explanation of symbols]
1 surface layer
2 girder material
3 Polyolefin resin foam sheet
