CN110920099A - 一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，包括在模具周边大于预制体的位置粘贴密封胶条，并标记密封区域中心位置；在密封区域中心位置铺设第一导流网，第一导流网上方铺设第二导流网和隔离膜，且隔离膜靠近注胶口一侧；将烘干处理的预制体铺放到第二导流网和隔离膜上；在第一导流网靠近注胶口的一侧铺设螺旋管，螺旋管连接至注胶管，在预制体上表面中心位置安装抽气管，抽气管的另一端连接至真空泵；将第一导流网、第二导流网、隔离膜、螺旋管和预制体进行密封，打开真空泵，采集相关数据。本发明所述的风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，为灌注工艺参数的确定提供了有力依据，大大节约了原材料成本、时间及人力成本。

Description

一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，尤其是涉及一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法。
背景技术
风电叶片的主体结构为玻璃钢，其主要原材料包括玻纤织物和环氧树脂，二者均存在多种规格，故在不同叶片的制作时可能存在二者多种组合搭配形式。在实际生产中，存在从一种组合形式向另一种组合形式的切换，或一种全新的玻纤织物与环氧树脂的组合，这种组合搭配形式的差异会对风电叶片的产品质量造成不可预测的影响。每一种组合搭配形式都可能需要一种与之匹配的灌注工艺，以保证产品质量。
当需要从一种组合形式向另一种组合形式切换，或启用一种全新的玻纤织物与环氧树脂的组合时，为保证产品质量，目前经常采用产品工艺试验的方法来得到与之相适应的灌注工艺。由于叶片主梁帽的铺层较厚，其对工艺准确性的要求更高，故上述试验在主梁帽产品上进行较多。由于主梁帽铺层较多，产品工艺试验所需的玻纤织物和环氧树脂的量较大，材料成本较高，同时产品工艺试验需要的人员较多，时间较长，造成严重的生产成本压力。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，以解决现有工艺材料成本高、需要人员多、耗时长、造成成本浪费的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，包括步骤一：在模具周边大于织物预制体的位置粘贴密封胶条，并标记密封区域中心位置；
步骤二：在密封区域中心位置铺设第一导流网，第一导流网中心与密封区域中心重合，第一导流网上方铺设第二导流网和隔离膜，且隔离膜靠近注胶口一侧；
步骤三：将裁剪完毕并进行烘干处理的织物预制体按照织物正面朝上的方式铺放到第二导流网和隔离膜上，每层织物预制体中心与封闭区域中心重合，并且每层织物预制体的纤维束对齐；
步骤四：在第一导流网靠近注胶口的一侧铺设螺旋管，螺旋管通过三通连接至注胶管，在织物预制体上表面中心位置固定安装抽气管，抽气管的另一端连接至真空泵；
步骤五：使用真空袋将第一导流网、第二导流网、隔离膜、螺旋管和织物预制体进行密封，使用密封胶带密封注胶管，打开真空泵，当真空泵压力表示数显示为0.095MPa-0.097MPa时，关闭真空系统，保压15分钟，真空度降低低于0.002MPa，即可开始灌注树脂，打开真空泵，记录注射压力P；
步骤六：使用深弓游标卡尺测量真空压力下玻纤织物预制体厚度H；
步骤七：通过测温计记录树脂的稳定温度T1和织物预制体温度T2，当二者均介于23℃-27℃时即可进行试验，否则进行室内温度调节；
步骤八：打开注胶管，记录树脂穿透织物预制体时间t。
进一步的，所述判定玻纤织物及树脂组合渗透性能的具体计算公式为：
裁剪相应层数和大小的织物后在烘箱中烘干，需预留一块织物用于取样测试，在烘干后的织物上用面积为100cm2的取样器取样称重，称重单位为g，织物面密度的计算公式为：
ρa＝取样织物重量*100,单位g/m2；
织物预制体的孔隙率计算公式为：
Figure BDA0002301264770000031
其中：ρf为纤维的平均密度，单位为kg/m3；ρa为织物的面密度，单位为g/m2；n为织物层数；H为织物预制体厚度，单位为m；
Z向渗透率计算的公式为：
Figure BDA0002301264770000032
其中，H为织物预制体厚度，单位为m；t为树脂穿透织物预制体时间，单位为s；μ为树脂粘度，单位为Pa.s；φ为织物预制体的孔隙率，单位为％；P为注射压力，单位为Pa；K为增强体渗透率，单位为m/s，
通过对比在相似环境条件下测定的玻纤织物的Z向渗透率，来判定某种玻纤织物及树脂组合的渗透性能。
进一步的，所述在模具周边织物预制体1.5倍的位置粘贴密封胶条。
进一步的，所述步骤二中：第一导流网的面积为20cm*45cm，第二导流网的面积为20cm*20cm，织物预制体的面积为50cm*50cm，层数为20层。
进一步的，所述隔离膜的横向尺寸要大于织物预制体横向尺寸，隔离膜的纵向的外侧与注胶口的距离为H1，织物预制体与注胶口的距离为H2，H1与H2的差不小于20mm，隔离膜的纵向的内侧与第二导流网靠近注胶口的一侧齐平。
进一步的，所述该评价方法的环境条件为：温度范围为21℃-25℃；相对湿度：20％-80％。
进一步的，所述织物预制体前处理：将裁剪好的织物预制体放置于50±2℃烘箱进行烘干处理。
进一步的，所述织物预制体铺层要求：各层纤维铺层沿着X或者Y向，使得纤维对齐。
进一步的，所述在使用模具之前，通过洁模水对实验模具进行清理，并喷涂脱模剂。
相对于现有技术，本发明所述的风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法具有以下优势：
(1)本发明所述的风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，为灌注工艺参数的确定提供了有力依据，大大节约了原材料成本、时间及人力成本。
(2)本发明所述的风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，将裁剪好的织物预制体放置于50±2℃烘箱进行烘干处理，保证测试不会受到纤维含水的影响
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法中的结构示意图。
附图标记说明：
1-第一导流网；2-第二导流网；3-隔离膜；4-螺旋管；5-模具；6-三通；7-注胶管；8-真空袋；9-抽气管；10-织物预制体；11-密封胶条。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，如图1所示，包括
(1)使用洁模水对实验模具5进行清理，并喷涂脱模剂；清除杂质，同时保证处理后的样品方便脱离模具5；
(2)在模具5周边预制体10大小的1.5倍位置粘贴密封胶条11，标记密封区域中心位置；
(3)裁剪合适大小的第一导流网1，并将其固定于密封区域中心位置，在第一导流网1上放置等同大小的第二导流网2(可使用第一导流网1充当)，以保证流动到第一导流网1的树脂能够同时从织物预制体10底部渗透到织物预制体10顶部。要求第一导流网1中心与密封区域中心重合。第一导流网1的面积为20cm*45cm，第二层导流网的面积为20cm*20cm，织物大小为50cm*50cm，层数为20层。裁剪相应层数和大小的织物后在烘箱中烘干(需预留一块织物用于取样测试)，在烘干后的织物上用面积为100cm2的取样器取样称重(单位:g)，计算织物面密度(织物面密度＝取样织物重量*100,单位g/m2)；
(4)在接近注胶口位置放置合适大小的隔离膜3，以防止树脂优先渗透靠近注胶口的预制体10边缘。隔离膜3的横向尺寸要大于织物预制体10横向尺寸，隔离膜3的纵向的外侧与注胶口的距离为H1，织物预制体10与注胶口的距离为H2，H1与H2的差不小于20mm，隔离膜3的纵向的内侧与第二导流网2靠近注胶口的一侧齐平。
(5)将裁剪完毕并进行烘干处理的纤维织物按照织物正面朝上的方式铺放到第一导流网1和隔离膜3上，要求每层纤维织物中心与封闭区域中心重合，并且每层纤维织物的纤维束对齐；
(6)在第一导流网1靠近注胶口的一侧铺设螺旋管4，螺旋管4通过三通6连接至注胶管7，在织物预制体10上表面中心位置固定安装抽气管9，抽气管9的另一端连接至真空泵；
(7)真空袋8密封，保证不漏气；
(8)将抽气管9一端固定于预制体10表面中心位置，并将另一端与真空泵相连接；
(9)使用密封胶带密封注胶管7，并开启真空泵，从注胶管77注入胶液，抽气泵从抽气管99抽气，促进胶液进入织物预制体10；当真空泵的压力表示数显示为0.095MPa-0.097MPa时，关闭真空系统，保压15分钟，真空度降低低于0.002MPa，即可开始灌注树脂，打开真空泵，记录注射压力P；
(10)使用深弓游标卡尺测量真空压力下玻纤织物预制体10厚度H；
(11)记录树脂的稳定温度T1和织物预制体10温度T2，当二者均介于(25±2)℃时即可进行试验，否则进行温度调节；
(12)打开注胶管7，记录树脂穿透织物预制体10时间t；
织物预制体10的孔隙率计算公式为：
Figure BDA0002301264770000071
其中：ρf为纤维的平均密度(kg/m3)；ρa为织物的面密度(g/m2)；n为织物层数；H为织物预制体10厚度(m)。
Z向渗透率计算的公式为：
Figure BDA0002301264770000072
其中，H为织物预制体10厚度(m)；t为树脂穿透织物预制体10时间(s)；μ为树脂粘度(Pa.s)；φ为织物预制体10的孔隙率(％)；P为注射压力(Pa)；K为增强体渗透率(m/s)。
通过对比在相似环境条件下测定的玻纤织物的Z向渗透率，来判定某种玻纤织物及树脂组合的渗透性能。
该评价方法的环境条件为：温度：(23±2)℃；相对湿度：20-80％。
该评价方法的测定原理为：
测定玻璃纤维织物Z向渗透性能的基本理论依据是达西定律，并且忽略毛细管压力和重力作用，假设树脂和纤维丝是不可压缩的。实验室在保证真空压力不变的条件下，将配好的树脂沿着厚度方向注入纤维预制体10。由于纤维束和纤维单丝之间存在空隙，树脂会随着纤维束与纤维单丝之间的空隙由织物预制体10底部渗透到预制体10表面，于此同时树脂也会在面内的纤维之间流动。因此，可以通过测定树脂穿透织物预制体10时间，来判定某种玻纤织物或树脂的渗透性能。
玻纤织物预制体10相关参数选择：
玻纤织物预制体10层数的选择可以按照实际需要选择；由于在玻纤织物预制体10Z向渗透率较小，要比玻纤织物预制体10面内渗透率低1-2个数量级，因此在选择预制体10铺层数时需要考虑树脂粘度随时间的变化，要求在预制体10Z向的渗透时间内树脂的粘度不发生明显变化。
选择长宽方向相等的织物，便于织物裁剪。
玻纤织物预制体10铺层要求：各层纤维铺层尽可能的沿着某一个方向(X或者Y向)，尽可能的使得纤维对齐。
玻纤织物预制体10前处理：将裁剪好的织物预制体10放置于50±2℃烘箱进行烘干处理，保证测试不会受到纤维含水的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：包括步骤一：在模具周边大于织物预制体的位置粘贴密封胶条，并标记密封区域中心位置；
步骤二：在密封区域中心位置铺设第一导流网，第一导流网中心与密封区域中心重合，第一导流网上方铺设第二导流网和隔离膜，且隔离膜靠近注胶口一侧；
步骤三：将裁剪完毕并进行烘干处理的织物预制体按照织物正面朝上的方式铺放到第二导流网和隔离膜上，每层织物预制体中心与封闭区域中心重合，并且每层织物预制体的纤维束对齐；
步骤四：在第一导流网靠近注胶口的一侧铺设螺旋管，螺旋管通过三通连接至注胶管，在织物预制体上表面中心位置固定安装抽气管，抽气管的另一端连接至真空泵；
步骤五：使用真空袋将第一导流网、第二导流网、隔离膜、螺旋管和织物预制体进行密封，使用密封胶带密封注胶管，打开真空泵，当真空泵压力表示数显示为0.095MPa-0.097MPa时，关闭真空系统，保压15分钟，真空度降低低于0.002MPa，即可开始灌注树脂，打开真空泵，记录注射压力P；
步骤六：使用深弓游标卡尺测量真空压力下玻纤织物预制体厚度H；
步骤七：通过测温计记录树脂的稳定温度T1和织物预制体温度T2，当二者均介于23℃-27℃时即可进行试验，否则进行室内温度调节；
步骤八：打开注胶管，记录树脂穿透织物预制体时间t。
2.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：判定玻纤织物及树脂组合渗透性能的具体计算公式为：
裁剪相应层数和大小的织物后在烘箱中烘干，需预留一块织物用于取样测试，在烘干后的织物上用面积为100cm2的取样器取样称重，称重单位为g，织物面密度的计算公式为：
ρa＝取样织物重量*100,单位g/m2；
织物预制体的孔隙率计算公式为：
Figure FDA0002301264760000021
其中：ρf为纤维的平均密度，单位为kg/m3；ρa为织物的面密度，单位为g/m2；n为织物层数；H为织物预制体厚度，单位为m；
Z向渗透率计算的公式为：
Figure FDA0002301264760000022
其中，H为织物预制体厚度，单位为m；t为树脂穿透织物预制体时间，单位为s；μ为树脂粘度，单位为Pa.s；φ为织物预制体的孔隙率，单位为％；P为注射压力，单位为Pa；K为增强体渗透率，单位为m/s，
通过对比在相似环境条件下测定的玻纤织物的Z向渗透率，来判定某种玻纤织物及树脂组合的渗透性能。
3.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：在模具周边织物预制体1.5倍的位置粘贴密封胶条。
4.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：步骤二中：第一导流网的面积为20cm*45cm，第二导流网的面积为20cm*20cm，织物预制体的面积为50cm*50cm，层数为20层。
5.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：隔离膜的横向尺寸要大于织物预制体横向尺寸，隔离膜的纵向的外侧与注胶口的距离为H1，织物预制体与注胶口的距离为H2，H1与H2的差不小于20mm，隔离膜的纵向的内侧与第二导流网靠近注胶口的一侧齐平。
6.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：该评价方法的环境条件为：温度范围为21℃-25℃；相对湿度：20％-80％。
7.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：织物预制体前处理：将裁剪好的织物预制体放置于50±2℃烘箱进行烘干处理。
8.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：织物预制体铺层要求：各层纤维铺层沿着X或者Y向，使得纤维对齐。
9.根据权利要求1所述的一种风电叶片用树脂或织物渗透性能的评价方法，其特征在于：在使用模具之前，通过洁模水对实验模具进行清理，并喷涂脱模剂。
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