隨風搖曳
塑膠電線桿為何能在強颱風中矗立不倒？聚氨酯複合材料還有哪些廣闊的應用市場？
2014年7月，來勢洶洶的14 級颱風威馬遜襲擊廣東。八萬多根混凝土和金屬電線桿不敵颱風威力而倒塌，不僅造成慘重的財產損失，也讓大片區域陷入停電。但令人驚奇的是，在颱風中有一批塑膠電線桿卻始終矗立不倒，甚至在颱風中輕微地「隨風搖曳」。
當然，能夠抗擊颱風的塑膠電線桿使用的不是普通塑膠，而是巴斯夫研發的一種高強度、高韌性的聚氨酯複合材料。與普通電線桿相比，這種採用巴斯夫®聚氨酯組合料Elastolit®的新型電線桿可將抗風能力提升2.5 倍。
不僅如此，新型複合材料電線桿為空心的筒柱，重量不到同類型電線桿的四分之一。普通電線桿的重量通常在1100 公斤，而複合材料電線桿僅為250 公斤，可以人工搬運和安裝。在安裝間距方面，這種輕型聚氨酯複合材料電線桿的安裝間距能達到120 公尺，而普通電線桿的安裝間距最多不超過50 公尺。
看似不易產生創新的電線桿，其「不倒」的秘密在於製造材料的徹底改變。傳統電線桿主要依靠自身的重量深紮進地面，進而發揮支撐作用。但遇到超出平常的颱風，這種過於純粹的「剛性」則失去了抵抗力；相反的，兼具「剛性」和「柔韌性」的電線桿才能在更強的颱風中矗立不倒。新型塑膠電線桿就是兼具這兩種品質的玻璃纖維和聚氨酯透過纏繞工藝製成的複合體。
「巴斯夫對於重造電線桿的啟發主要來自於本土市場的需求，這是一項由巴斯夫中國本土研發團隊主導的創新。」巴斯夫亞太特性材料部門資深經理韓瑋博士說，「當然，我們的全球研發部門在此之前已經在玻纖和聚氨酯材料複合方面累積了豐富的經驗。」
聚氨酯是一種多才多藝的高分子材料，它的特點是重量輕且可調整的範圍非常廣——既可以做得很硬，也可以很軟，兩個看似表面特徵截然不同的東西很可能在本質上都是聚氨酯產品。玻璃纖維的特點是強度極高，但如果沒有樹脂類黏合劑將它們黏合起來，其強度無法發揮。
玻纖聚氨酯複合後可以兼具兩種物質本身的特性，將強度和柔韌性完美地結合在一起，達到「1 加1 大於2」的效果。「事實上，玻纖聚氨酯複合材料不僅兼具強度和韌性，耐衝擊、耐腐蝕、抗紫外線的能力也非常好。」韓瑋說，玻纖聚氨酯複合材料在巴斯夫已經有廣泛應用，例如做成汽車外飾件替代傳統的金屬製品。
「我們的創新來自市場需求，只有與客戶緊密合作，才能創造更有價值的解決方案。」
郭爾慈博士（Dr. Karl RudolfKurtz），巴斯夫全球資深副總裁，亞太區研發代表
巴斯夫技術研發中心研發經理錢震宇博士說：「玻纖與聚氨酯的複合有諸多方式，在電線桿的應用中我們採取了創新的纏繞方式，這種方式可以讓玻纖作為連續纖維與聚氨酯複合，進而達到更高強度，但工藝挑戰也很大。」
工藝挑戰之一在於控制玻纖和聚氨酯樹脂之間的浸潤。用於纏繞複合材料的聚氨酯是一種反應速度較快、操作時間較短的體系。該類聚氨酯體系正常的操作時間在20分鐘內，因此它與纖維的浸潤以及纏繞過程須在較短的時間內完成，而且需要以逐步加料的方式來配合。錢震宇進一步解釋說：「研發團隊還致力於延長該聚氨酯體系的操作時間，同時提高它的疏水性，因為一般的聚氨酯體系在長時間操作中會受空氣濕度影響而產生發泡現象，這樣就會影響產品的強度及外觀。」
「這是一項由巴斯夫中國當地研發團隊主導完成的創新。」
韓瑋博士，巴斯夫亞太特性材料部門資深經理
「玻纖與聚氨酯的複合有諸多方式，在電線桿的應用中我們採取了創新的纏繞方式。」
錢震宇博士，巴斯夫技術研發中心研發經理
從單一成本來說，玻纖聚氨酯複合材料電線桿的確比傳統的普通電線桿貴。「但我們不應僅從單一產品的價值來評估這一創新的價值，而應該把它放到整個價值鏈中考慮。」巴斯夫資深副總裁、亞太區研發代表郭爾慈博士（Dr.Karl Rudolf Kurtz）說，他對這項在中國產生的創新成果極為興奮。
如果綜合運輸物流成本、安裝維護成本、安裝間距擴大造成的電線桿數量減少，以及電線桿倒塌可能造成的各種損失等因素來看，聚氨酯電線桿並不貴。郭爾慈強調：「這種電線桿對於在獨特地理環境和氣候下的應用具有很高的經濟價值，例如對於運輸不便的山區、海島，以及颱風多發地區。」
在中國沿海地區，目前這種輕便的複合材料電線桿已有市場化應用。常常遭遇颱風襲擊的東南亞市場客戶也對這種神奇的塑膠電線桿興趣濃厚。
除了複合材料電線桿，聚氨酯複合材料還有很多尚待發掘的應用領域。總體來說，輕量化是工業產品發展的大趨勢。例如，液化天然氣鋼瓶如果在鋼製的內膽外包裹一層聚氨酯複合材料，既可以大幅減輕原先由純金屬製造的鋼瓶重量，也可以提供原有環氧樹脂纏繞外層所不具備的韌性；又如，利用玻纖聚氨酯複合材料製成的塑膠窗框，既可以減輕重量，又能達到比金屬窗框更優異的保溫、節能效果。
「我們還在研發如何將聚氨酯複合材料應用在風能領域，例如風力發電機葉片的應用，聚氨酯複合材料的葉片可以延長現有材料的使用壽命。」郭爾慈透露說。他認為在船舶、汽車領域，聚氨酯複合材料的廣泛應用還沒有深入挖掘出來。「每種材料都有自己的特性，我們很難簡單比較哪一種材料更有優勢，關鍵是要把它們的特性應用到最合適的地方，複合的方式還可幫助我們截長補短創造出材料的新特性。」
正因如此，郭爾慈認為結合本土市場的開放、創新極其重要。「你不能把歐洲市場的護髮用品直接拿到亞洲市場銷售，因為歐洲人和亞洲人的髮質截然不同。就像在德國，人們對於複合材料電線桿的市場需求可能就會弱於中國，因為德國沒有颱風。」郭爾慈博士解釋說。
作為材料創新者的巴斯夫正在與本土夥伴展開更多開放、創新的研發。郭爾慈說：「我們的創新來自市場需求，只有透過與客戶的緊密合作，我們才能創造更有價值的解決方案。」