CN105881936A - 提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法 - Google Patents

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Abstract

提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，至少包含以下步骤：(a)准备烫边的长条形脱模布；(b)在成型模具的周边设置放脱模布装置，将烫边的长条形脱模布以缠绕的形式置于放脱模布装置上；(c)将玻璃纤维纱排布在纱架上，用拉挤设备将玻璃纤维纱牵拉经过胶槽，然后和烫边的长条形脱模布同步牵引进成型模具，并且烫边的长条形脱模布贴着成型模具内表面，即包裹在浸胶玻璃纤维纱外侧；(d)浸胶玻璃纤维纱连同包裹在其外侧的烫边的长条形脱模布，在拉挤设备牵拉作用下，穿过模具加热固化成型，然后经过切割机按尺寸要求切割成规定的长度，得到带脱模布的根部拉挤预制件；(e)将带脱模布的根部拉挤预制件放入壳体模具前，将脱模布撕掉，即得。

Description

提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法
技术领域
本发明涉及风电设备制造技术领域，特别涉及提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法。
背景技术
风电叶片是风力发电机组的一种重要部件，主要分为两个部分：叶片本体和叶片根部。叶片根部用于跟风力发电机组的转轴相连接，承担着整个叶片传递过来的载荷，因此其设计时需要使用较多的玻璃纤维布层数，以提高可靠性和耐用性。为了防止叶片根部的铺层褶皱，同时提高壳体模具的使用效率，通常将叶片根部的大部分玻璃纤维布预制，然后再将根部预制件放入壳体模具内同其它结构一体成型。
目前，有多种方法制备根部预制件，比如手糊工艺，真空灌注工艺和拉挤工艺。在这些方法中，拉挤成型具有生产效率高、人力成本低和质量稳定等优点，因而被越来越多地使用。但是，拉挤成型的根部预制件表面光滑，与叶片根部其它结构的粘接性能不佳，影响了风电叶片与风力发电机组的连接可靠性。因此，根部拉挤预制件成型后需要经过打磨处理，改善其表面粗糙度，才能投入正式使用。打磨处理存在着以下缺点：
A. 打磨处理会改变根部拉挤预制件的尺寸。而且由于打磨操作系人工控制，打磨过程（比如，打磨位置、打磨速度和打磨时间）不是标准化流程，根部拉挤预制件的尺寸变化的程度也不一致，导致最终根部拉挤预制件的尺寸一致性较差。
B. 为了避免大幅度地影响根部拉挤预制件的尺寸，打磨操作必须小心翼翼地进行，因此对于根部拉挤预制件的表面粗糙度的提升有限，无法有效地改善其与叶片根部其它结构的粘接性能。
此外，打磨处理还有其它问题：a. 打磨操作效率低下，费时费力，还会产生大量粉尘，影响环境，危害人体健康；b.打磨处理后的根部拉挤预制件在运输转移过程中表面会吸附大量灰尘，降低其与叶片根部其它结构的粘接强度。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明提供提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，至少包含以下步骤：
(a)准备烫边的长条形脱模布：在脱模布上裁剪出长条形脱模布，并在长条形脱模布的两侧进行烫边处理；
(b)在成型模具的周边设置放脱模布装置，将烫边的长条形脱模布以缠绕的形式置于放脱模布装置上；
(c)将玻璃纤维纱排布在纱架上，用拉挤设备将玻璃纤维纱牵拉经过胶槽，然后和烫边的长条形脱模布同步牵引进成型模具，并且烫边的长条形脱模布贴着成型模具内表面，即包裹在浸胶玻璃纤维纱外侧；
(d)浸胶玻璃纤维纱连同包裹在其外侧的烫边的长条形脱模布，在拉挤设备牵拉作用下，穿过模具加热固化成型，然后经过切割机按尺寸要求切割成规定的长度，得到带脱模布的根部拉挤预制件；
(e)将带脱模布的根部拉挤预制件放入壳体模具前，将脱模布撕掉，得到表面粗糙且尺寸一致性好的根部拉挤预制件。
在一些实施方式中，所述的根部拉挤预制件的截面选自楔形、方形、三角形或圆形中的一种。
在一些实施方式中，步骤(a)所述的脱模布的厚度不超过0.3mm。
在一些实施方式中，步骤(a)所述的脱模布的基材为尼龙。
在一些实施方式中，步骤(c)所述的玻璃纤维纱选自E玻璃纤维、H玻璃纤维或S玻璃纤维中的至少一种。
在一些实施方式中，步骤(c)所述的玻璃纤维纱的面密度和纱束线密度可以调节，从而提高表面粗糙度。
在一些实施方式中，步骤(c)所述的胶槽，内装有环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯或聚氨酯中的至少一种。
在一些实施方式中，步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有至少一个加热板的成型模具中进行的，且成型模具中的各个加热板可独立控温。
在一些实施方式中，步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度不超过0.3 m/min。
在一些实施方式中，步骤(e)中所述的带脱模布的根部拉挤预制件在同其它结构一体成型前，不会将脱模布撕掉。
本发明的有益效果是：
（1）得到的根部拉挤预制件具有很好的尺寸一致性：由于脱模布为自动机械化生产，厚度均匀，因此撕离脱模布对于根部拉挤预制件的尺寸变化的影响一致；
（2）得到的根部拉挤预制件具有很高的表面粗糙度：脱模布表面在自动机械化生产时，可通过调节面密度和纱束线密度来提高表面粗糙度。当脱模布撕离根部拉挤预制件时，这些粗糙表面就复刻到根部拉挤预制件；
（3）相对打磨操作，撕离脱模布操作效率高，省时省力，且避免了粉尘污染；
（4）同其它结构一体成型前，即运输和转移过程中，脱模布不会被撕离，从而保护根部拉挤预制件表面不被灰尘吸附，确保同其它结构的粘接可靠性。
附图说明
图1为本发明所述的带脱模布的根部拉挤预制件的制备工艺流程示意图
图2为本发明所述的带脱模布的根部拉挤预制件（截面为方形）的侧截面结构示意图
图中各标记如下，烫边的长条形脱模布1，放脱模布装置2，玻璃纤维纱3，纱架4，拉挤设备5，胶槽6，成型模具7，浸胶玻璃纤维纱8，切割机9，带脱模布的根部拉挤预制件10，脱模布11，根部拉挤预制件12。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明提供提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，至少包含以下步骤：
(a)准备烫边的长条形脱模布（1）：在脱模布上裁剪出长条形脱模布，并在长条形脱模布的两侧进行烫边处理；
(b)在成型模具（7）的周边设置放脱模布装置（2），将烫边的长条形脱模布（1）以缠绕的形式置于放脱模布装置（2）上；
(c)将玻璃纤维纱（3）排布在纱架（4）上，用拉挤设备（5）将玻璃纤维纱（3）牵拉经过胶槽（6），然后和烫边的长条形脱模布（1）同步牵引进成型模具，并且烫边的长条形脱模布（1）贴着成型模具（7）内表面，即包裹在浸胶玻璃纤维纱（8）外侧；
(d)浸胶玻璃纤维纱（8）连同包裹在其外侧的烫边的长条形脱模布（1），在拉挤设备（5）牵拉作用下，穿过模具加热固化成型，然后经过切割机（9）按尺寸要求切割成规定的长度，得到带脱模布的根部拉挤预制件（10）；
(e)将带脱模布的根部拉挤预制件（10）放入壳体模具前，将脱模布（11）撕掉，得到表面粗糙且尺寸一致性好的根部拉挤预制件（12）。
本发明所述的表面度是指表面粗糙度。
在一些实施方式中，所述的根部拉挤预制件的截面选自楔形、方形、三角形或圆形中的一种。
所述的根部拉挤预制件的截面还可以选自其它任何形状，并不做特别的限定，但是通常选用的形状为楔形、方形、三角形或圆形。
在一些实施方式中，步骤(a)所述的脱模布的厚度不超过0.3mm。
脱模布是成型固化过程中的辅助材料，因此其厚度不能太厚。太厚的脱模布不利于脱模效果。步骤(a)所述的脱模布的厚度不超过0.3mm，是指脱模布的厚度为0-0.3mm中的任一不为0的取值，具体数值包括但不限于：0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.12、0.14、0.16、0.18、0.2、0.22、0.24、0.26、0.28、0.3 mm。
在一些实施方式中，步骤(a)所述的脱模布的基材为尼龙。
所述脱模布的基材除了尼龙，还可以是聚四氟乙烯。
在一些实施方式中，步骤(c)所述的玻璃纤维纱选自E玻璃纤维、H玻璃纤维或S玻璃纤维中的至少一种。
玻璃纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维（氧化钠0%～2%，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维（氧化钠8%～12%，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃）。
E玻璃纤维是无碱玻璃纤维，是碱金属氧化物含量低的玻璃纤维。碱金属氧化物的具体含量，国内目前规定不大于0.5%，国外一般为1%左右。
S玻璃纤维又称高强玻璃纤维，是一种特殊纤维。
在一些实施方式中，步骤(c)所述的玻璃纤维纱的面密度和纱束线密度可以调节，从而提高表面粗糙度。
在一些实施方式中，步骤(c)所述的胶槽，内装有环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯或聚氨酯中的至少一种。
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定。
乙烯基树脂是指乙烯基酯树脂，是由甲基丙烯酸与双酚A环氧树脂通过反应合成的乙烯基树脂，易溶于苯乙烯溶液。
不饱和聚酯由二元酸（或酸酐）与二元醇经缩聚而制得的不饱和线型热固性树脂。这种聚酯在液态乙烯基单体（如18%～40%苯乙烯或苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的混合物）中的溶液经交联固化，而成为体型结构。
聚氨酯是主链含-NHCOO-重复结构单元的一类聚合物。由异氰酸酯（单体）与羟基化合物聚合而成。由于含强极性的氨基甲酸酯基，不溶于非极性基团，具有良好的耐油性、韧性、耐磨性、耐老化性和粘合性。用不同原料可制得适应较宽温度范围（－50～150℃）的材料，包括弹性体、热塑性树脂和热固性树脂。高温下不耐水解，亦不耐碱性介质。
在一些实施方式中，步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有至少一个加热板的成型模具中进行的，且成型模具中的各个加热板可独立控温。
在一些实施方式中，步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度不超过0.3 m/min。
拉挤速度不超过0.3m/min是指，拉挤速度在0-0.3 m/min中的任一不为0的值，具体数值包括但不限于0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3 m/min。
在一些实施方式中，步骤(e)中所述的带脱模布的根部拉挤预制件在同其它结构一体成型前，不会将脱模布撕掉。
实施例1
如图1和图2所示，一种提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其步骤为：
(a)准备烫边的长条形脱模布（1）：在脱模布上裁剪出长条形脱模布，并在长条形脱模布的两侧进行烫边处理；
(b)在成型模具（7）的周边设置放脱模布装置（2），将烫边的长条形脱模布（1）以缠绕的形式置于放脱模布装置（2）上；
(c)将玻璃纤维纱（3）排布在纱架（4）上，用拉挤设备（5）将玻璃纤维纱（3）牵拉经过胶槽（6），然后和烫边的长条形脱模布（1）同步牵引进成型模具，并且烫边的长条形脱模布（1）贴着成型模具（7）内表面，即包裹在浸胶玻璃纤维纱（8）外侧；
(d)浸胶玻璃纤维纱（8）连同包裹在其外侧的烫边的长条形脱模布（1），在拉挤设备（5）牵拉作用下，穿过模具加热固化成型，然后经过切割机（9）按尺寸要求切割成规定的长度，得到带脱模布的根部拉挤预制件（10）；
(e)将带脱模布的根部拉挤预制件（10）放入壳体模具，将脱模布（11）撕掉后，得到表面粗糙且尺寸一致性好的根部拉挤预制件（12）。
其中，所述的根部拉挤预制件的截面为方形；步骤(a)所述的脱模布的厚度为0.1mm。步骤(a)所述的脱模布的基材为尼龙；步骤(c)所述的玻璃纤维纱为E玻璃纤维；步骤(c)所述的玻璃纤维纱的面密度和纱束线密度可以调节，从而提高表面粗糙度；步骤(c)所述的胶槽，内装有聚氨酯；步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有3个加热板的成型模具中进行的，且每个加热板可独立控温；步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度为0.3 m/min；步骤(e)中所述的带脱模布的根部拉挤预制件在同其它结构一体成型前，不会将脱模布撕掉。
实施例2
与实施例1相同，不同之处在于，所述的根部拉挤预制件的截面为楔形；步骤(a)所述的脱模布的厚度为0.05mm；步骤(c)所述的玻璃纤维纱为S玻璃纤维；步骤(c)所述的胶槽，内装有环氧树脂；步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有5个加热板的成型模具中进行的，且每个加热板可独立控温；步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度为0.1 m/min。
实施例3
与实施例1相同，不同之处在于，所述的根部拉挤预制件的截面为三角形；步骤(a)所述的脱模布的厚度为0.15mm；步骤(c)所述的玻璃纤维纱为H玻璃纤维；步骤(c)所述的胶槽，内装有环氧树脂和乙烯基树脂；步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有4个加热板的成型模具中进行的，且每个加热板可独立控温；步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度为0.2 m/min。
实施例4
与实施例1相同，不同之处在于，所述的根部拉挤预制件的截面为圆形；步骤(a)所述的脱模布的厚度为0.25mm；步骤(c)所述的玻璃纤维纱为E玻璃纤维；步骤(c)所述的胶槽，内装有乙烯基树脂；步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有5个加热板的成型模具中进行的，且每个加热板可独立控温；步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度为0.05 m/min。
实施例5
与实施例1相同，不同之处在于，所述的根部拉挤预制件的截面为方形；步骤(a)所述的脱模布的厚度为0.3mm；步骤(c)所述的玻璃纤维纱为E玻璃纤维和S玻璃纤维；步骤(c)所述的胶槽，内装有不饱和聚酯；步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有5个加热板的成型模具中进行的，且每个加热板可独立控温；步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度为0.3 m/min。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，至少包含以下步骤：
(a)准备烫边的长条形脱模布：在脱模布上裁剪出长条形脱模布，并在长条形脱模布的两侧进行烫边处理；
(b)在成型模具的周边设置放脱模布装置，将烫边的长条形脱模布以缠绕的形式置于放脱模布装置上；
(c)将玻璃纤维纱排布在纱架上，用拉挤设备将玻璃纤维纱牵拉经过胶槽，然后和烫边的长条形脱模布同步牵引进成型模具，并且烫边的长条形脱模布贴着成型模具内表面，即包裹在浸胶玻璃纤维纱外侧；
(d)浸胶玻璃纤维纱连同包裹在其外侧的烫边的长条形脱模布，在拉挤设备牵拉作用下，穿过模具加热固化成型，然后经过切割机按尺寸要求切割成规定的长度，得到带脱模布的根部拉挤预制件；
(e)将带脱模布的根部拉挤预制件放入壳体模具前，将脱模布撕掉，得到表面粗糙且尺寸一致性好的根部拉挤预制件。
2.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，所述的根部拉挤预制件的截面选自楔形、方形、三角形或圆形中的一种。
3.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(a)所述的脱模布的厚度不超过0.3mm。
4.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(a)所述的脱模布的基材为尼龙。
5.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(c)所述的玻璃纤维纱选自E玻璃纤维、H玻璃纤维或S玻璃纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(c)所述的玻璃纤维纱的面密度和纱束线密度可以调节，从而提高表面粗糙度。
7.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(c)所述的胶槽，内装有环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯或聚氨酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(d)所述的加热固化成型，是在内装有至少一个加热板的成型模具中进行的，且成型模具中的各个加热板可独立控温。
9. 根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(d)所述的拉挤设备的拉挤速度不超过0.3 m/min。
10.根据权利要求1所述的提高风电叶片根部拉挤预制件表面度和尺寸一致性的方法，其特征在于，步骤(e)中所述的带脱模布的根部拉挤预制件在同其它结构一体成型前，不会将脱模布撕掉。
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