大型風力発電ローターのプラズマ処理 ― 高効率・自動化・高い再現性

風力ブレードの製造には、次のような厳しい要件が求められます。

• 軽量材料の使用
• 高強度構造の実現
• 乱流を生じにくい滑らかな表面
• 高い表面品質と長期安定性

これらの要件を満たすには、ガラス繊維強化プラスチック (GRP) や炭素繊維強化プラスチック (CRP) の採用がほぼ不可欠です。
航空機産業と同様に、風力発電分野でも大気圧プラズマ処理が非常に効果的なプロセスソリューションを提供します。

風力ブレードの製造で高い効果を発揮するOpenair-Plasma^®処理の適用領域

• 繊維の前処理工程
• ラミネート工程
• ハーフシェル接合工程
• 製造済み部品の表面処理 (仕上げ) 工程

CRPローターブレード用表面前処理における最先端技術として、機械的粗面化や溶剤によるクリーニングがあげられます。このプロセスを利用した場合、極めて均質性に乏しい表面が生成する可能性があります。また環境に有害であり、手作業による多大な労力が必要となります。

一般的なCRPコンポーネントの場合、繊維と繊維基質との間で熱伝導に差が生じます。したがって、火炎処理法やレーザー処理法など、高温で処理を施した場合、複合材表面の特性が破壊されるおそれがあります。

一般にローターブレードは、CRP・GRP混合構造を採用したラミネート加工プロセスを用いて、ハーフシェルとして製造されます。加工後に完成したコンポーネントをモールドから取り外すためには、モールドに分離層を塗布する必要があります。従来、この処理には化学離型剤を使用しています。この場合、離型後には毎回、化学離型剤を再度塗布しなければなりません。離型プロセスの際には、この微量の分離層がコンポーネントに付着します。コンポーネントに塗装処理を行う前に、この残留した分離層を除去しなければなりません。

風力システムのローターブレードの効率性には、航空機と空気力学法則が適用されます。航空機の効率性を決める要素となるのは、翼表面と機体の空気摩擦です。表面に微細構造を構築し、極めて疎水性が高いテクスチャー加工を施すことにより、摩擦抵抗を抑えます。そのモデルの一つとして、水中でのイルカの運動方法があげられます（イルカの皮膚）。