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维赛_曹卓_高密度 PET 结构芯材在风电领域的应用.ppsx

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维赛_曹卓_高密度 PET 结构芯材在风电领域的应用.ppsx

1、高密度PET泡沫芯材在风电中的应用二二三年三月ContentPart I维赛公司简介高密度PET产品Part IIPart III叶片应用探讨Part IVVicell-T系列 PET泡沫Part IPart I维赛公司简介Part I：企业简介-概况q “保定维赛保定维赛”成立于成立于20112011年年9 9月月1 1日，注册资本日，注册资本98569856万元。万元。q 公司始终公司始终致力于高性能聚合物复合材料致力于高性能聚合物复合材料的的研发研发和和生产生产，自主自主研发的研发的三三大类产品（大类产品（PVCPVC、PET PET、PMIPMI）从配方、工艺、到设从配方、工艺、到设备

2、均为自主研发，拥有完全自主知识产权，做到自主可控。备均为自主研发，拥有完全自主知识产权，做到自主可控。q 拥有保定、威海、连云港三个生产基地，拥有保定、威海、连云港三个生产基地，年产高性能结构芯年产高性能结构芯材材3030多万立方米多万立方米。q 公司公司现现已成长为国内最大已成长为国内最大、世界排名前三、世界排名前三的高性能的高性能结构结构芯材芯材供应商，供应商，同时也是一家集同时也是一家集PVCPVC、PETPET、PMIPMI和轻木等高性能结构和轻木等高性能结构芯材的自主研发和生产加工于一体的全品类结构芯材供应商芯材的自主研发和生产加工于一体的全品类结构芯材供应商。维赛结构泡沫产能保定基

3、地10万立方米威海基地5万立方米连云港基地18万立方米PVC发泡产能：全球最大套材加工产能：国内最大合模加工产能：国内最大Part I：企业简介-产能和价值Part I：维赛科技产品Part I：企业简介-合作伙伴Part II高密度PET产品Part IIVicell T-series PET 150认证值对比VariantVariantTest MethodTest MethodVicell T150Vicell T150国际友商国际友商 150 150 Remark RemarkDensityISO -155msvTensile strengthASTM C29

4、72.74(2.4)2.45(1.63)msv(msmv)Tensile modulusASTM C297158(152)-msv(msmv)Compressive strengthISO 8442.55(2.47)2.49(2.12)msv(msmv)Compressive modulusISO 844183(179)142.0(112.0)msv(msmv)Shear strength(0)ISO 19221.40(1.28)1.40(1.26)msv(msmv)Shear strength(90)ISO 19221.30(1.27)1.35(1.19)msv(msmv)Shear mod

5、ulus(0)ISO 192251.0(49)43(39)msv(msmv)Shear modulus(90)ISO 192245.3(43.9)39(36)msv(msmv)Shear elongationISO 192212.3-msmv 力学性能与国际一线品牌持平；离散更低；GL 力学性能对比 Vicell T-series T150 壳体测试项目项目单位单位测试标准测试标准纯泡沫纯泡沫壳体壳体1 1（只深槽）（三方）（只深槽）（三方）壳体壳体2 2（带浅槽）（带浅槽）强度强度模量模量强度强度模量模量强度强度模量模量压缩-Z方向MPaISO 8442.31156.7413.70677.7

6、411.73589.86拉伸-Z方向MPaASTM C2972.62163.352.77477.032.5495.89剪切-YZ方向MPaISO1922/三方1.2442.651.57106.831.22/1.611.61145/125125剪切-XZ方向MPaISO1922/三方1.2242.631.55102.901.25/1.551.55138/138138吸胶量Kg/m3约约150150约约160160加工方式1：30*30mm深槽，留底2mm；20*20mm孔间距，2mm通孔，槽宽1.2mm。加工方式2：30*30mm深槽，留底2mm；背面浅槽；20*20mm孔间距，2mm通孔，槽宽

7、1.2mm。注：壳体主方向压缩剪切测试带蒙皮注：壳体2加工方式维赛测试为掰块，第三方未掰块。Vicell T-series T150 聚氨酯适配性测试项目项目单单位位测试标准测试标准壳体壳体腹板腹板强度强度模量模量强度强度模量模量压缩-Z方向MPaISO 84420.68938.563.22177.73拉伸-Z方向MPaASTM C2972.77614.372175.49剪切-YZ方向MPaISO19221.93126.761.3147.23剪切-XZ方向MPaISO19222.08164.351.3647.58壳体加工方式：30*30mm深槽，槽宽1.2mm，留底2mm；30*30mm孔间距

8、，2mm通孔。腹板加工方式：双面正交一字30*30mm浅槽，槽宽槽深2mm；30*30mm孔间距，2mm通孔。注：壳体主方向压缩剪切不带蒙皮注：壳体滚筒剥离62.39，腹板64.81。Vicell T-series T150 壳体疲劳测试加工方式：深槽，留底2mm，1mm锯片，背面开30*30mm浅槽。芯材厚度25mm。样品厚度：30mm。玻纤铺层：（0/90/+45/-45）+（-45/+45/90/0）+芯材+（0/90/+45/-45）+（-45/+45/90/0）维赛维赛 T150T150友商友商 150150加工30深槽 30浅槽30深槽 20浅槽震动次数2090k2209kS(am

9、p)MPa0.3560.356Vicell T-series PET 200认证值对比VariantVariantTest MethodTest MethodVicellVicell T200T200友商友商A A友商友商B B RemarkRemarkDensityISO -205200-220msvTensile strengthASTM C2972.32.983.1msvTensile strengthASTM C2971.92.172.5msmvTensile modulusASTM C297220-230msvTensile modulusASTM C297

10、180-190msmvCompressive strengthISO 8443.93.793.8msvCompressive strengthISO 8443.33.413.2msmvCompressive modulusISO 8440msvCompressive modulusISO 8440msmvShear strengthISO 19221.91.952.0msvShear strengthISO 19221.61.501.6msmvShear modulusISO 0msvShear modulusISO 19225

11、0505445msmvShear elongationISO 19224-4msmv力学性能不输国外品牌；离散更低；Vicell T-series PET 200 静力测试纯泡沫，2021年和2023年测试数据对比项目项目单位单位测试标准测试标准纯泡沫（纯泡沫（2021）纯泡沫（纯泡沫（2023）强度强度模量模量强度强度模量模量应变应变密度密度压缩-Z方向MPaISO 8443.88201.033.45210.59200.97拉伸-Z方向MPaASTM C2972.61204.272.26199.96201.53剪切-XY方向MPaISO19221.2742.661.2847.719.63%2

12、09.73剪切-YZ方向MPaISO19221.6961.601.6664.275.99%202.52剪切-XZ方向MPaISO19221.7161.741.7871.26.91%202.18平板滚筒剥离：68.61Vicell T-series PET 200 静力测试壳体加工方式1：30*30mm深槽，留底2mm；背面浅槽；20*20mm孔间距，2mm通孔，槽宽1.2mm。壳体加工方式2：15交叉深槽，30mm间距,槽宽1.0mm。背面浅槽项目项目单位单位测试标准测试标准壳体壳体1壳体壳体2强度强度模量模量强度强度模量模量压缩-Z方向MPaISO 84413.1525.9613.0426拉

13、伸-Z方向MPaASTM C2973.26789.232.51485剪切-XY方向MPaISO19220.92108.641.4170.1剪切-YZ方向MPaISO1922/C2731.97156.651.57150剪切-XZ方向MPaISO1922/C2731.97150.861.3876.1壳体剥离：深槽面61.32，浅槽面72.98Vicell T-series PET 200 壳体疲劳测试加工方式：30*30mm深槽，留底2mm，1mm锯片。芯材厚度25mm。样品厚度：30mm。玻纤铺层：（0/90/+45/-45）+（0/90/+45/-45）+芯材+（-45/+45/90/0）+（

14、-45/+45/90/0）Part IVPart IV叶片应用探讨PET和轻木弯曲测试对比*Journal of Thermal Engineering,Research Article,Vol.3,No.2,pp.1102-1109,April,2017Core materialCore materialBalsaBalsaPETPET密度 Density(kg/m3)150130剪切强度 Shear strength(MPa)2.61.3剪切模量 Shear modulus(MPa)18730上表皮 Upper skin6 layers glass-fibre(total 3800 gsm

15、)with epoxy matrix 芯材厚度 Core thickness19 mm 19 mm下表皮 Lower skin6 layers glass-fibre(total 3800 gsm)with epoxy matrix 支撑件间距 Span of supporter for the rig 200 mm施压件间距 Span of the indentors 100 mm施力件直径 Diameter of supporters and indentors12 mm施力速度 Velocity of the indentors6 mm/min四点弯曲抗压测试参考标准 ASTM C393

16、.Flexural bending tests in the condition of 4PB were conducted according to ASTM C393。采用光学引伸计进行垂直方向和截面的应力和应变测量。The overall specimen deflections were obtained through an optical extensometer tracking the vertical displacement of the loading and supporting pins.固定位移量分别为5,10,15,20,25mm，初始阶段保证在300-500kP

17、a范围的的等比例剪切应力。For each specimen,the deflections were shifted by a constant value to ensure a directly proportional relationship with the shear stress within the 300 to 500 kPa range PET和轻木弯曲测试对比BalsaPETPET和轻木弯曲测试对比Conclusion:两种结构芯材在位移发生到一定程度都会形成剪切应力释放。Both core materials have a shear stress drop at o

18、ne stage of the experiment.PET：扭结应力裂痕；轻木：垂直应力裂痕。PET:kinked shear crack；Balsa:perpendicular shear crack.轻木相对于PET体现出更强的脆性。Balsa shows a very brittle behavior than PET.PET适用在有更大应变容忍度的应用，更适用于防止严重失效的发生。PET can be used when more damage tolerance is needed,that prevents the component or system from experie

19、ncing catastrophic failure,giving time to repair/replace the component.PET为特定功能的设计提供了选择的多样性。Changing core material gives the option to purposely design a sandwich composite depending on requirement of the component.*Journal of Thermal Engineering,Research Article,Vol.3,No.2,pp.1102-1109,April,2017PE

20、T和轻木冲击测试对比速度Velocity 16.9 kg mass,12mm diameter,1m height maximum最大冲击能量80J时，PET和轻木夹层结构样品受损面积分别为11.6%和54.2%。54.2%area damaged of Balsa compared with 11.6%area damage of PET,when applied energy is 80J.PET的各向异性程度没有轻木高。PET is more isotropic compared with Balsa.虽然密度高的轻木拥有更好的压缩强度，但在三明治结构中芯材的微观结构对冲击试验能够起到很

21、大的作用。The density of Balsa is higher than PET.The microstructure of the core material play an important role.16.9 kg 质量块,12mm 冲击头直径,1m 最大可调高度PET重要指标1：剥离PETPVCBalsa高值(N*mm)/mm低值(N*mm)/mmPET70-900-20PVC30-3520-25Balsa70-9030-40l PET的滚筒剥离强度最大值和最小值之间的差异是三种材料中最大的。l PET的最小剥离强度经常会小于20(N*mm)/mm。l 评价PET的剥离可能需

22、要有别于PVC和Balsa的标准PET重要指标2：吸胶量PETPET和和PVCPVC吸胶量影响因素对比吸胶量影响因素对比PETPVC泡孔大小平均400-500um；离散大400um以下，离散小平板双面吸胶量1.0-1.3 Kg/m20.8-0.9 Kg/m2加工性密度大，更难加工，同样的加工速度下切割面稍微粗糙。密度小，稍好加工，同样的加工速度下切割面更加光滑。壳体吸胶量（特定加工）100-120 Kg/m390-100 Kg/m3PET由于本体密度高出约40kg/m3且壳体加工后吸胶量较PVC也略高，在叶片上应用时应注意在设计阶段就将重量变化因素考虑进去，并进行校验和核算，不能简单进行替换。

23、Part IVPart IVVicell-T系列 PET泡沫开发历程2017年2019年2020年2022年维赛开始研发PET结构芯材产品及生产线设备完成第一条自主设计的产业化生产线，完成了GL认证和客户认证（包括：中材科技、远景能源、三一重能、LM、Vestas）第二条生产线建成投产，批量供应LM、中材科技、远景能源、三一重能第三条生产线建设完成，维赛PET产能达到13万立方米/年，年出口量达到5万立方米（LM，Vestas）Vicell T-series PET结构泡沫 TDS性能性能测试标准测试标准指标指标值值T80T80T100T100T115T115T135T135T150T150T

24、200T200T250T250密度ISO 845Kg/m 3平均值800200250区间75----260压缩强度ISO 844 MPa平均值1.101.601.852.32.53.95.1最小值0.851.301.552.02.33.34.5压缩模量ISO 844 MPa平均值80900260最小值6570900拉伸强度ASTM C297MPa平均值1.551.82.02.32.52.53.0最小值1.251.31.51.82.02.02.5拉伸模量AS

25、TM C297MPa平均值950220260最小值85900200剪切强度ASTM C273MPa平均值0.750.851.01.251.451.952.2最小值0.650.70.851.11.201.61.7剪切模量ASTM C273MPa平均值20273137456585最小值575剪切断裂延伸率ASTM C273%平均值261714121076最小值161088643良好的泡孔一致性位置位置AVEAVE靠近焊缝最大泡孔直径609.81609.81609.81609.81609.81575um最小泡孔直径366.941366

26、.941366.941366.941366.941301um原板中央最大泡孔直径908.667908.667908.667908.667908.667769um最小泡孔直径305.702305.702305.702305.702305.702313um00.10.20.30.40.50.60.70.80.900500600700800900边缘中部T100 平均泡孔直径在400-500um之间靠近焊缝靠近焊缝原板中央原板中央表面封孔工艺T100的树脂吸收率加工方式加工方式厚度厚度（mmmm）双面面吸胶双面面吸胶量（量（kg/mkg/m2 2）平均剥离强度平均剥离强度(N*

27、mm/mm2)平板（表面未处理）251.2257.47平板（表面处理）250.65(min)59.69表面处理后微观图片*维赛实验室自测数据优异的剥离性能型号型号信息信息加工方式加工方式平均剥离强度平均剥离强度（N*mm/mm）数据来源数据来源VicellT100平板（未封孔）57.47维赛平板（未封孔）64.2第三方平板（封孔）59.69维赛平板（封孔）70.4第三方平板（封孔）60.7第三方腹板双面十字浅槽（封孔）86.0第三方壳体浅槽面（封孔）91.2第三方壳体深槽面（封孔）66.0第三方VicellT150壳体浅槽面（不封孔）71.44第三方壳体深槽面（不封孔）53.13第三方VicellT200壳体浅槽面（不封孔）72.98第三方壳体深槽面（不封孔）61.32第三方剥离强度测试标准：ASTM D1781-98(2012)剥离强度的影响因素：1.表面张力。(环氧45 dyne/cm)2.表面能。3.表面平整度/接触面积。4.破坏面上必须全部带有泡沫。高密度PET的灌注工艺适配性显著优于轻木，有利于大叶片制作中消除缺陷。高密度PET泡沫产品在轻木替代的道路上需重点关注剥离强度等界面性能，以及抗老化能力。维赛科技拥有专业化的研发团队，对影响叶片综合性能的指标能够均衡控制，提升整体产品的力学稳定性。总结

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