JP6147436B2 - 風力発電装置用のロータブレード要素、ロータブレード、並びにそのための製造方法、及びロータブレードを備えた風力発電装置 - Google Patents

風力発電装置用のロータブレード要素、ロータブレード、並びにそのための製造方法、及びロータブレードを備えた風力発電装置 Download PDF

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Description

本発明は、風力発電装置用のロータブレード要素、ロータブレード、並びにロータブレード要素ないしロータブレードのための製造方法に関する。更に本発明は、風力発電装置に関する。
風力発電装置用のロータブレードは、以前から知られており、例えば下記特許文献１及び下記特許文献２に記載されている。
DE 10 2004 007 487 A1 DE 103 19 246 A1 DE 103 44 379 A1 DE 10 2009 002 501 A1 DE 10 2011 004 723 A1 US 2010/0032948 A1 EP 2 416 950 B1 WO 2013/045087 A1
ロータブレードは、それらの運転中、風圧、腐食、温度変化、ＵＶ放射、降水などにより大きな負荷にさらされている。３００ｋｍ／ｈに至るブレード先端部速度により、空気中の砂粒、塩粒子、昆虫、又は他の浮遊物は、摩耗作用をもたらす。このことは、特に前側エッジ領域においてロータブレードの表面に負荷をかける。つまりこれらの箇所においてロータ表面の剥離が生じ、それにより空力特性と安定性に損失が生じることになる。
しかし同時にロータブレードは、場合により設けられているロータブレードハブ並びにそれに付属の軸受や、風力発電装置のタワーに作用する曲げ荷重を少なくするために、できるだけ軽量とすべきである。またロータブレードを個々の要素から製造し、これらの要素を互いに結合して中空室状の１つのロータブレードにすることが目的に適うと分かっている。ロータブレード要素としては、通常、ロータブレード圧力側面部（正圧側面部 Druckseite）と、ロータブレード吸引側面部（負圧側面部 Saugseite）と、ロータブレード圧力側面部とロータブレード吸引側面部を連結して補強するための１つ又は複数の連結バー部材が使用される。同様にロータブレード圧力側面部とロータブレード吸引側面部を一部材として製造し、その製造時に既にバー部材をそれらの必要箇所に配設することも適していると分かっている。
通常、ロータブレード及びロータブレード要素は、所定の成形法において製造され、該成形法においては、繊維材料、及び／又はコア素材、特にバルサ材がロータブレード要素の型枠内へ取り入れられ、負荷に耐える複合材料を構成するために硬化樹脂を用いて固められる。樹脂としては、ロータブレードないしロータブレード要素の製造において、多くの場合、エポキシ樹脂が使用される。これらのエポキシ樹脂は、繊維材料と硬化可能樹脂から成るロータブレード又はロータブレード要素の基体部の構造に良く適している。当業者は、本発明との関連において「硬化可能樹脂」との用語を樹脂の基本的な特性の記載事項として理解し、ロータブレードないしロータブレード要素において実際にまだ存在する材料特性として理解することはない。
天候の影響、特に腐食から、ロータブレードないしロータブレード要素を保護するために、上記特許文献３に記載されたようなゲルコート法を用いて表面層を設けることが試行されている。この際、そのような方法において、ゲルコート混合物に繊維材料が敷設可能である程度にゲルコート混合物が反応完了となるに至るまで、対応の処理時間が守られなくてはならないということは、欠点である。このことは、ロータブレード又はロータブレード要素の製造方法の望まれない減速化（遅延）をもたらしてしまう。それに加え、ゲルコート法において、ゲルコート表面層と注入樹脂の間の結合を可能とするためにロータブレード又はロータブレード要素の製造を任意に中断することは、不可能である。更にロータブレード又はロータブレード要素へ表面フィルムを貼り付けるか、又は他の方法としてロータブレード又はロータブレード要素に後から場合により取外し可能に固定することも試行されている。例えばポリウレタンフィルムがロータブレードに貼り付けられる。従来技術から別の可能性は、上記特許文献４により、表面フィルムと注入樹脂から架橋複合体を製造することである。この方法も、特にポリウレタンフィルムを用いて可能である。ポリウレタンは、高い耐摩耗性を有する。しかしロータブレードないしロータブレード要素の耐摩耗性を更に良くすることが望まれている。
ドイツ特許商標庁は、本願の優先権基礎出願に関し、上記の従来技術、即ち上記特許文献５、上記特許文献６、上記特許文献７、上記特許文献８を調査した。
以下、本発明について述べる。本発明の課題は、従来技術に対して改善されている、ロータブレード要素、ロータブレード、及び風力発電装置を提供することである。また少なくとも、従来技術から既知の解決策に対し、代替的な解決策が提案されるべきである。
前記課題は、装置に関し、請求項１に記載のロータブレード要素により解決される。
即ち本発明の第１の視点により、風力発電装置用のロータブレード要素であって、硬化可能樹脂を用いて含浸された繊維材料を有する基体部と、表面フィルムと、前記基体部と前記表面フィルムとの間に配設された結合層とを有する形式のロータブレード要素であり、前記表面フィルムは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を有し、前記結合層は、第１ゴム層及び第２ゴム層を有し、前記第１ゴム層は、前記表面フィルムに付設されており、前記第２ゴム層は、前記基体部に付設されていること、及び、前記第１ゴム層の加硫度は、前記第２ゴム層の加硫度よりも高いか、又は前記第２ゴム層の加硫度と同じであることを特徴とするロータブレード要素が提供される。
更に本発明の第２の視点により、前記ロータブレード要素を備えたロータブレードが提供される。
更に本発明の第３の視点により、前記ロータブレード又は前記ロータブレード要素を備えた風力発電装置が提供される。
更に本発明の第４の視点により、前記ロータブレード又は前記ロータブレード要素を製造するための方法であって、以下のステップ、即ち、
ａ）ＵＨＭＷＰＥを有する表面フィルムを提供するステップ
ｂ）前記表面フィルムの一方の側面部上に生ゴム層を配設することにより複合体を製造するステップ
ｃ）前記生ゴム層を加硫して第１ゴム層とするステップ
ｄ）繊維材料を提供するステップ
ｅ）硬化可能樹脂を用いて前記繊維材料を含浸することにより基体部を製造するステップ
ｆ）前記硬化可能樹脂を硬化するステップ
ｇ）前記基体部上及び／又は前記複合体上に第２生ゴム層を配設するステップ
ｈ）前記第２生ゴム層が前記基体部と前記複合体との間に介在するように前記基体部上へ前記複合体を配設するステップ
ｉ）前記第２生ゴム層を加硫して第２ゴム層とするステップ
を含むことを特徴とする方法が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲において場合により付記される図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）特に形態１０に記載の方法により製造された、風力発電装置用のロータブレード要素、特にロータブレードエッジ部であって、硬化可能樹脂を用いて含浸された繊維材料を有する基体部と、表面フィルムと、前記基体部と前記表面フィルムとの間に配設された結合層とを有する形式のロータブレード要素であり、前記表面フィルムは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を有し、前記結合層は、第１ゴム層及び第２ゴム層を有し、前記第１ゴム層は、前記表面フィルムに付設されており、前記第２ゴム層は、前記基体部に付設されていること。
（形態２）前記ロータブレード要素において、前記第１ゴム層の加硫度は、前記第２ゴム層の加硫度よりも高いか、又は前記第２ゴム層の加硫度と同じであることが好ましい。
（形態３）前記ロータブレード要素において、前記第１ゴム層は、前記表面フィルムへ直接的に結合されており、前記第２ゴム層は、前記基体部へ直接的に結合されていることが好ましい。
（形態４）前記ロータブレード要素において、前記第１ゴム層及び／又は前記第２ゴム層は、エチレン・プロピレン・ジエン・ゴム（ＥＰＤＭ）を有することが好ましい。
（形態５）前記ロータブレード要素において、前記硬化可能樹脂は、反応性樹脂であり、好ましくはエポキシ樹脂であることが好ましい。
（形態６）前記ロータブレード要素において、前記表面フィルムへの前記第１ゴム層の結合は、機械的付着により行われ、前記基体部への前記第２ゴム層の結合は、架橋反応により行われていることが好ましい。
（形態７）前記ロータブレード要素において、前記ロータブレード要素は、バー部材、ロータブレードアウタシェル及びその部材、特に圧力側面部又は吸引側面部のハーフシェル、ロータブレード後側エッジ部、ロータブレード先端部、ロータブレードノーズ部から成るグループから選択されていることが好ましい。
（形態８）前記ロータブレード要素を備えたロータブレード。
（形態９）前記ロータブレード又は前記ロータブレード要素を備えた風力発電装置。
（形態１０）前記ロータブレード又は前記ロータブレード要素を製造するための方法であって、以下のステップ、即ち、
ａ）ＵＨＭＷＰＥを有する表面フィルムを提供するステップ
ｂ）前記表面フィルムの一方の側面部上に生ゴム層を配設することにより複合体を製造するステップ
ｃ）前記生ゴム層を加硫して第１ゴム層とするステップ
ｄ）繊維材料を提供するステップ
ｅ）硬化可能樹脂を用いて前記繊維材料を含浸することにより基体部を製造するステップ
ｆ）前記硬化可能樹脂を硬化するステップ
ｇ）前記基体部上及び／又は前記複合体上に第２生ゴム層を配設するステップ
ｈ）前記第２生ゴム層が前記基体部と前記複合体との間に介在するように前記基体部上へ前記複合体を配設するステップ
ｉ）前記第２生ゴム層を加硫して第２ゴム層とするステップ
を含むこと。
（形態１１）前記方法において、前記第１生ゴム層の加硫は、前記第２生ゴム層の加硫よりも高い温度及び／又は高い圧力で行われることが好ましい。
（形態１２）前記方法において、前記樹脂の硬化と、前記第２生ゴム層の加硫は、１つのステップで行われることが好ましい。
（形態１３）前記方法において、前記表面フィルムへの前記第１ゴム層の結合は、機械的付着により行われ、前記基体部への前記第２ゴム層の結合は、架橋を介して行われることが好ましい。

本発明による風力発電装置用のロータブレード要素は、硬化可能樹脂を用いて含浸された繊維材料を有する基体部（ベース部）と、表面フィルム（表面フォイル）と、基体部と表面フィルムとの間に配設された結合層とを有する。この際、表面フィルムは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を有し、結合層は、表面フィルムに付設されている第１ゴム層と、基体部に付設されている第２ゴム層を有する。
本発明は、ＵＨＭＷＰＥを有する表面フィルムの使用によりロータブレード要素の耐摩耗性の明らかな向上が可能であるという認識に基づいている。更に本発明は、繊維材料と硬化可能樹脂（特にエポキシ樹脂）から成るロータブレード要素の基体部上に、好ましくは２つのゴム層を有する結合層を介し、ＵＨＭＷＰＥを配設して永続的に結合させることが可能であるという認識を含んでいる。ＵＨＭＷＰＥは、摩耗性媒体が存在する場合にも極めて良好な耐磨滅性及び耐摩耗性により優れており、その耐摩耗性は、ポリウレタンの耐摩耗性の６倍である。またＵＨＭＷＰＥは、低温においても、卓越した化学的安定性と、低い摩擦係数と、優れた寸法安定性と、高い耐衝撃性とを有する。これらの特性は、ＵＨＭＷＰＥを、腐食から保護するための表面フィルムとして使用することに関し、特に興味深いものとするが、ＵＨＭＷＰＥは、従来の接着剤では極めて粗悪な状態で結合されるに過ぎない。特にエポキシ樹脂は、ポリエチレンへの直接的な結合、特にＵＨＭＷＰＥへの直接的な結合には適していない。しかし本発明は、ＵＨＭＷＰＥフィルムを、２つのゴム層から成る結合層を用い、エポキシ樹脂を基礎としたロータブレード要素ないしロータブレードにも配設し、それによりロータブレード要素ないしロータブレードの耐摩耗性を改善することを可能とするという認識に基づいている。
加硫（Vulkanisierung）との用語は、本出願の枠内において、第１ゴム層及び／又は第２ゴム層に含まれているポリマー（重合体）の各架橋反応として理解される。ゴム（Gummi）との用語は、本出願の枠内において、加硫された即ち架橋された生ゴム（カウチューク Kautschuk）、また別の表現を用いると、重合された生ゴムとして理解される。
本発明のコンセプトは、製造方法に依存せず、全般的にロータブレード要素に適用される。しかし特には、本発明のコンセプトによる請求項９に記載の製造方法を用いて製造されたロータブレード要素が有利であると分かっている。しかし基本的には、請求された製造方法とは異なる製造方法を利用することも可能である。本発明のコンセプトによる製造方法は、以下のステップを含んでいる：
ａ）ＵＨＭＷＰＥを有する表面フィルムを提供（ないし準備）するステップ
ｂ）前記表面フィルムの一方の側面部上に生ゴム層を配設することにより複合体を製造するステップ
ｃ）前記生ゴム層を加硫して第１ゴム層とするステップ
ｄ）繊維材料を提供するステップ
ｅ）硬化可能樹脂を用いて前記繊維材料を含浸することにより基体部を製造するステップ
ｆ）前記硬化可能樹脂を硬化するステップ
ｇ）前記基体部上及び／又は前記複合体上に第２生ゴム層を配設するステップ
ｈ）前記第２生ゴム層が前記基体部と前記複合体との間に介在するように前記基体部上へ前記複合体を配設するステップ
ｉ）前記第２生ゴム層を加硫して第２ゴム層とするステップ
本発明のコンセプトは、請求項７のロータブレード並びに請求項８の風力発電装置にも通じている。
以下、本発明によるロータブレード要素の更なる構成について説明する。
好ましくは、ロータブレード要素は、本発明のコンセプトによる製造方法により製造されている。
好ましくは、第１ゴム層及び第２ゴム層は、各々、固有の加硫ステップにおいて加硫されたものであり、従って異なる加硫履歴（加硫ヒストリ）を有する。
好ましくは、第１ゴム層は、基体部に付設（割当て）されている第２ゴム層の加硫度とは異なる加硫度、特により高い加硫度を有する。この際、これらの異なる加硫度は、これらのゴム層に付設（割当て）されている構成要素へこれらのゴム層の適合を最適のものとするために用いられる。他の一構成においては、第１ゴム層は、第２ゴム層と同じ加硫度を有する。この構成においては、第１ゴム層と第２ゴム層が最適の状態で互いに架橋されている。
第１ゴム層が表面フィルムへ直接的に結合され、第２ゴム層が基体部へ直接的に結合されていると、特に有利であると分かった。更なる一構成において、第１ゴム層と第２ゴム層との間の結合層は、更なる接続層を含むことが可能である。この接続層は、好ましくは、第２ゴム層への第１ゴム層の結合をより良くするために用いることが可能である。しかし第１ゴム層は、第２ゴム層へ直接的に結合していることも可能である。
好ましくは、第１ゴム層及び／又は第２ゴム層は、エチレン・プロピレン・ジエン・ゴム（ＥＰＤＭ）を有する。ＥＰＤＭは、ＵＨＭＷＰＥへの結合に良く適しており、更に卓越した耐熱性、耐オゾン性、耐ＵＶ性を有する。更にＥＰＤＭは、柔軟で弾性があり、それによりＵＨＭＷＰＥとＥＰＤＭの連携により、ＵＨＭＷＰＥの堅固性（頑丈さ）をＥＰＤＭの緩衝性と組み合わせることが可能である。低温においてもＥＰＤＭは、高い柔軟性を有している。更なる一構成において、第１ゴム層及び／又は第２ゴム層は、追加的なＵＶ安定剤を含有する。
好ましくは、硬化可能樹脂は、反応性樹脂（Reaktionsharz）であり、特に好ましくはエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は、繊維複合材料における使用に特に良く適している。好ましい繊維材料は、ガラス繊維及び／又は炭素繊維である。繊維材料の他、ロータブレード要素は、例えば、白樺材要素、及び／又はバルサ材要素、及び／又は発泡体（フォームプラスチック体）などのような別のコア素材も構造体として含むことが可能である。繊維材料を含むそのようなロータブレード要素又はロータブレードの利点は、僅かな重量におけるその（機械的な）安定性である。また樹脂が硬化完了となる以前のその良好な成形可能性も同様に有利である。
好ましくは、表面フィルムへの第１ゴム層の結合は、機械的付着（機械的接着 Adhaesion）により行われ、基体部への第２ゴム層の結合は、架橋反応により行われる。好ましい構成において、ロータブレード要素は、バー部材、ロータブレードアウタシェル及びその部材、特に圧力側面部又は吸引側面部のハーフシェル、ロータブレード前側エッジ部、ロータブレード後側エッジ部、ロータブレード先端部、又はロータブレードノーズ部である。
風力発電装置のためには、ＵＨＭＷＰＥフィルムが着色可能であると特に有利であり、それにより例えば、航空機の飛行安全の理由から必要であるシグナルマーキングを設けることが可能である。着色された表面フィルムは、好ましくは、アゲートグレーのＲＡＬ７０３８、トラフィックレッドのＲＡＬ３０２０、トラフィックオレンジのＲＡＬ２００９、トラフィックホワイトのＲＡＬ９０１６、ファイアレッドのＲＡＬ３０００から、１つ又は複数の色を用いて着色されている。
更に、追加的にＵＶ安定化されているＵＨＭＷＰＥフィルムが使用されると、有利である。これらのフィルムは、外部条件のもと、改善された安定性を有する。
本発明のコンセプトによる製造方法は、既述の装置の利点を有する。
特に、本製造方法の枠内において第２生ゴム層が複合体上に配設され、該複合体が引き続き第２生ゴム層を用いて基体部上へ配設されると有利である。このことは、複合体と基体部の良好な結合を可能とする。しかし第２生ゴム層を基体部上にだけ配設するか、又は第２生ゴム層の材料を基体部上にも複合体上にも配設することは、有利であり得る。
好ましくは、第１生ゴム層の加硫は、第２生ゴム層の加硫よりも高い温度及び／又は高い圧力で行われる。そのような方法により、特にエポキシ樹脂の熱的な負荷能力が考慮される。つまり第２生ゴム層の加硫完了の際には、第２生ゴム層を例えば低温及び／又は低圧において部分的にだけ加硫することも可能であり、このことは、それにもかかわらず第１ゴム層と、基体部の樹脂への良好な結合をもたらし、同時に樹脂が熱的に過度に負荷されることもない。しかし例えば第１生ゴム層の加硫時よりも低い温度でより長い加硫時間を用い、第１ゴム層の加硫度に至るまで第２生ゴム層を加硫することも、本発明の枠内にある。
更に、樹脂の硬化と、第２生ゴム層の加硫とを１つのステップで行うと有利である。これらの両方のプロセスを１つのステップに組み合わせると、第２ゴム層と樹脂をより良く架橋させることが可能である。
特に、表面フィルムへの第１ゴム層の結合が機械的付着（機械的接着）により行われ、基体部への第２ゴム層の結合が架橋反応を介して行われる方法は、有利である。
以下、本発明の実施例を、図面に基づき、部分的に同様に図示されている従来技術と比較しながら説明する。これらの図面は、実施例を必ずしも縮尺どおりに図示するものではなく、つまり説明のために用いられるこれらの図面は、模式的な形で及び／又は僅かに歪んだ形で描かれている。図面から直接的に見ることのできる教示内容の補足分に関しては、関連の従来技術が参照される。この際、本発明の全般的なアイディアから逸脱することなく、実施形態の形状及び詳細に関して多岐にわたる修正及び変更が可能であることが考慮される。明細書、図面、並びに請求項において開示された本発明の特徴は、本発明の更なる構成のために単独でも任意の組み合わせとしても本質的であるとすることができる。更に明細書、図面、及び／又は請求項において開示された特徴の少なくとも２つからなる全ての組み合わせは、本発明の枠内に含まれる。
本発明の全般的なアイディアは、図面に図示されて以下に説明される有利な実施形態の正確な形状又は詳細に限定されるものではなく、また請求項の請求対象と比べて限定されるであろう対象に限定されるものでもない。また記載された数値範囲については、言及された境界値の範囲内にある値（複数）も、境界値として開示されており、任意に使用可能であり、従って請求可能（請求項の対象にすることができるもの）である。本発明の更なる利点、特徴、及び詳細は、有利な実施例の以下の説明、並びに図面に基づき明らかである。
本発明によるロータブレードを備えた一風力発電装置を模式的に示す図である。 本発明によるロータブレード要素としてロータブレードノーズ部の一実施形態を模式的に示す図である。 図２によるロータブレード要素の一部分を模式的に示す図である。 本発明のコンセプトによる製造方法の一実施形態を模式的に示す図である。
図１は、タワー１２００とナセル１３００を備えた風力発電装置（風力エネルギー設備）１０００を示している。ナセル１３００には、３つのロータブレード１１００と１つのスピナ１５００を備えたロータ１４００が配設されている。ロータ１４００は、運転時には風力により回転運動され、それによりナセル１３００内の発電機を駆動する。風力発電装置１０００のロータブレード１１００は、硬化可能樹脂を用いて含浸された繊維材料から成る基体部（Basis）を有し、ＵＨＭＷＰＥから成る表面フィルム（表面フォイル）を用いて所定の箇所ごとにコーティングされており、この際、表面フィルムと基体部との間には、第１ゴム層と第２ゴム層を有する結合層が設けられている。この際、第１ゴム層は、第２ゴム層とは異なる加硫度を有する。この構造は、図２及び図３に基づいて更に詳細に説明される。
図２は、ロータブレード１１００のロータブレード要素１１１０、ここではロータブレードノーズ部（ロータブレードの前側領域）を示している。ロータブレードノーズ部１１１０は、表面フィルム１１２０を有している。表面フィルム１１２０は、本実施例では、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）から成る。表面フィルム１１２０は、結合層１１３０を介してロータブレード要素１１１０の基体部１１４０と結合されている。この際、ロータブレード要素１１１０の基体部１１４０は、硬化可能樹脂を用いて含浸された繊維材料から構成されている。本実施例においてこの繊維材料は、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＫ）であり、硬化可能樹脂は、エポキシ樹脂である。結合層１１３０は、第１ゴム層及び第２ゴム層を有し、これらのゴム層は、異なる加硫度を有する。複数のゴム層を有する弾性的な結合層を用いて基体部１１４０へ表面フィルム１１２０を結合することにより、一方ではＵＨＭＷＰＥをエポキシ樹脂へ継ぎ合わせることが可能である。また他方では結合層が緩衝特性を有し、このことは、特に表面フィルム及びロータ基体部に負荷がかかる場合に有利である。ＵＨＭＷＰＥから成る表面フィルム１１２０は、風力発電装置の運転時に特にロータエッジ部において発生する摩耗負荷に対して特に抵抗力がある。本実施例において第１ゴム層及び第２ゴム層として使用されているゴムは、加硫されたＥＰＤＭ・生ゴム（ＥＰＤＭ・カウチューク）である。
図３は、ロータブレード要素１１１０の一部分（その断面）を示している。ロータブレード要素１１１０のこの箇所においてロータブレード要素１１１０は、以下の層構造を有する：先ずは基体部１１４０があり、この基体部１１４０上には、第１ゴム層１１３１と第２ゴム層１１３２から成る結合層１１３０がある。この際、第２ゴム層１１３２は、直接的に基体部１１４０上に配設され、好ましくは架橋反応を介して基体部１１４０と結合されている。第１ゴム層１１３１は、第２ゴム層１１３２上に配設されている。第１ゴム層１１３１は、図示の実施例では、第２ゴム層１１３２よりも高い加硫度を有する。第１ゴム層１１３１上には、ＵＨＭＷＰＥから成る表面フィルム１１２０が直接的に配設されている。表面フィルム１１２０は、機械的付着を介して第１ゴム層１１３１に付着している。図示の層構造は、エポキシ樹脂を用いて含浸された繊維材料から構成されているロータブレード又はロータブレード要素の基体部へのＵＨＭＷＰＥの安定結合を可能とし、同時に結合層のゴム層の緩衝特性を耐摩耗性と結び付け、従ってＵＨＭＷＰＥフィルムの腐食防止性能と結び付けている。
図４は、本発明のコンセプトによるロータブレード要素のための一製造方法を模式的に示している。ステップＳ１において、ＵＨＭＷＰＥを有する表面フィルムが提供される。ステップＳ２において、生ゴム層（カウチューク層）が表面フィルムの一方の側面部上へ配設されることにより、表面フィルムと生ゴム層から成る複合体が製造される。その配設（施工 Aufbringen）は、本方法の一実施形態では、表面フィルム上へローラを用いて生ゴム層を付けていくことにより行われる。しかしまた生ゴムを塗り付けることも可能である。ステップＳ３において、生ゴム層が加硫されて第１ゴム層とされる。好ましい一実施形態において生ゴムは、ＥＰＤＭである。加硫は、例えば硫黄加硫を介して行うことが可能であるが、特にＥＰＤＭの場合には過酸化物を用いて行うことも可能である。適切な加硫温度は、１００℃から１８０℃の間、特に１４０℃から１５０℃の間にある。ＵＨＭＷＰＥフィルムとＥＰＤＭから成る複合体を製造するための適切な圧力は、ほぼ８ｂａｒである。
ステップ４において、ロータブレード要素の基体部のための繊維材料が提供される。繊維材料は、好ましくはガラス繊維強化プラスチックである。引き続きステップＳ５において、硬化可能樹脂、好ましくはエポキシ樹脂を用いた繊維材料の含浸により基体部が製造される。ステップＳ６において、オプションとして、引き続いて直ぐに硬化可能樹脂が硬化される。樹脂の硬化は、本方法では、後から行うことも可能である。ステップＳ７において、第２生ゴム層が提供される。この際、第２生ゴム層の材料は、基体部上か、複合体上か、別の一実施形態では基体部上の幾つかの部分及び複合体上の幾つかの部分に配設される。ステップＳ８において、第２生ゴム層が基体部と複合体との間に介在するように、複合体が基体部上へもたらされる。ステップＳ９において、第２生ゴム層が加硫されて第２ゴム層とされ、それにより複合体に対し、従って表面フィルムに対して基体部の永続的な結合が達成される。第２生ゴム層の加硫は、好ましくは５０℃、２ｂａｒで行われる。第１生ゴム層と同様に第２生ゴム層は、好ましくはＥＰＤＭを有する。ＥＰＤＭは、ＵＨＭＷＰＥとの結合にもエポキシ樹脂との結合にも適している。第２ゴム層への第２生ゴム層の加硫と同時に硬化可能樹脂の硬化を行うことも可能である。
１０００ 風力発電装置
１１００ ロータブレード
１１１０ ロータブレード要素
１１２０ 表面フィルム
１１３０ 結合層
１１３１ 第１ゴム層
１１３２ 第２ゴム層
１１４０ 基体部
１２００ タワー
１３００ ナセル
１４００ ロータ
１５００ スピナ

Ｓ１〜Ｓ９ 製造方法の方法ステップ

Claims (12)

  1. 風力発電装置用のロータブレード要素であって、
    硬化可能樹脂を用いて含浸された繊維材料を有する基体部と、表面フィルムと、前記基体部と前記表面フィルムとの間に配設された結合層とを有する形式のロータブレード要素であり、
    前記表面フィルムは、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を有し、前記結合層は、第１ゴム層及び第２ゴム層を有し、前記第１ゴム層は、前記表面フィルムに付設されており、前記第２ゴム層は、前記基体部に付設されていること、及び、
    前記第１ゴム層の加硫度は、前記第２ゴム層の加硫度よりも高いか、又は前記第２ゴム層の加硫度と同じであること
    を特徴とするロータブレード要素。
  2. 前記第１ゴム層は、前記表面フィルムへ直接的に結合されており、前記第２ゴム層は、前記基体部へ直接的に結合されていること
    を特徴とする、請求項１に記載のロータブレード要素。
  3. 前記第１ゴム層及び／又は前記第２ゴム層は、エチレン・プロピレン・ジエン・ゴム（ＥＰＤＭ）を有すること
    を特徴とする、請求項１又は２に記載のロータブレード要素。
  4. 前記硬化可能樹脂は、反応性樹脂であり、又はエポキシ樹脂であること
    を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のロータブレード要素。
  5. 前記表面フィルムへの前記第１ゴム層の結合部は、機械的付着により形成され、前記基体部への前記第２ゴム層の結合部は、架橋反応により形成されていること
    を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロータブレード要素。
  6. 前記ロータブレード要素は、バー部材、ロータブレードアウタシェル及びその部材、圧力側面部又は吸引側面部のハーフシェル、ロータブレード前側エッジ部、ロータブレード後側エッジ部、ロータブレード先端部、ロータブレードノーズ部から成るグループから選択されていること
    を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のロータブレード要素。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のロータブレード要素を備えたロータブレード。
  8. 請求項７に記載のロータブレード、又は請求項１〜６のいずれか一項に記載のロータブレード要素を備えた風力発電装置。
  9. 請求項７に記載のロータブレード、又は請求項１〜６のいずれか一項に記載のロータブレード要素を製造するための方法であって、以下のステップ、即ち、
    ａ）ＵＨＭＷＰＥを有する表面フィルムを提供するステップ
    ｂ）前記表面フィルムの一方の側面部上に生ゴム層を配設することにより複合体を製造するステップ
    ｃ）前記生ゴム層を加硫して第１ゴム層とするステップ
    ｄ）繊維材料を提供するステップ
    ｅ）硬化可能樹脂を用いて前記繊維材料を含浸することにより基体部を製造するステップ
    ｆ）前記硬化可能樹脂を硬化するステップ
    ｇ）前記基体部上及び／又は前記複合体上に第２生ゴム層を配設するステップ
    ｈ）前記第２生ゴム層が前記基体部と前記複合体との間に介在するように前記基体部上へ前記複合体を配設するステップ
    ｉ）前記第２生ゴム層を加硫して第２ゴム層とするステップ
    を含むこと
    を特徴とする方法。
  10. 前記第１生ゴム層の加硫は、前記第２生ゴム層の加硫よりも高い温度及び／又は高い圧力で行われること
    を特徴とする、請求項９に記載の方法。
  11. 前記樹脂の硬化と、前記第２生ゴム層の加硫は、１つのステップで行われること
    を特徴とする、請求項９又は１０に記載の方法。
  12. 前記表面フィルムへの前記第１ゴム層の結合は、機械的付着により行われ、前記基体部への前記第２ゴム層の結合は、架橋反応を介して行われること
    を特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
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