CN112848387A - 一种灌注成型方法及其树脂成型品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种树脂成型品的灌注成型方法，其含有以下步骤，步骤A:在模具内沿模具的短边方向铺设功能性离型薄膜，该功能性离型薄膜至少含有基材层和功能层。本发明的灌注成型方法具有易于操作、易于移除、不损害模具表面的尺寸精度、在热固性树脂成型后固性树脂成型薄膜功能层向热固性树脂表面转移，且薄膜接缝处表面平整无凹凸，赋予成型品功能性的特点。可以降低薄膜铺设难度，降低薄膜拼接或搭接铺设的接缝宽度，并减少叶片表面褶皱，保证产品表面平整美观，降低气动阻力，从而达到提高风力发电机的发电量。

Description

一种灌注成型方法及其树脂成型品

技术领域

本发明属于成型加工领域，涉及一种树脂成型品的灌注成型方法。

背景技术

风力发电能源在可再生能源中成本相对较低，有着广阔的发展前景。利用先进的技术将风力资源转化为电能利用，给我们带来了巨大的节能潜力。使用风力发电不仅创造了可新生能源，而且具有环保清洁、永不枯竭、生产周期短，节省煤炭、石油等常规能源减少环境污染等特点。现有的风力发电机叶片制造技术中，主要利用真空灌注技术，将热固性树脂及固化剂等原料灌注到设定的模具内并加热，使之固化成型后脱去模具。为了保证成型品的尺寸精度，在具体的实施过程中，对树脂本身的性能和模具的表面状态、加工条件都有一定的要求。随着技术的发展，叶片的大型化已经成为必然的趋势，这就对叶片的形状以及尺寸精度提出了更高的要求，其技术难点集中在以下几个方面：1.如何高效脱模并保证模具在反复使用后，仍保持尺寸上的精度；2.如何高效处理叶片表面，同时避免后续的涂装过程无粉尘和溶剂产生。

现有技术中国专利申请公开文本CN102825797A(申请号CN201210329975.X)中，对于上述问题点1，采用在模具内表面涂布脱模剂的方法进行脱模，待有机溶剂挥发完后，模具内表面会形成一层脱模剂层，使固化后的热固性树脂与模具能够很容易的分离。但是上述脱模剂层在反复使用3-4次后，会有一部分脱模剂黏附到热固性树脂成型品表面，因此需要对这一部分缺失的脱模剂进行修补，多次修补则会造成模具内表面的磨损，进而造成成型叶片表面规整度的下降，因此需要后期对叶片进行形状上的修整，增加了工时。模具内表面的磨损也会严重缩短模具的使用寿命。对于上述问题点2，后期涂装过程的前期准备工作(叶片形状修整、叶片表面打磨、底漆和面漆涂装)一般是由人工完成，精度难以保证，因此打磨效率较为低下。另外，打磨带来的大量粉尘、底漆涂装所产生的大量有机溶剂都会对工作人员的健康产生不利影响。

本发明通过一种新型的灌注成型方法，在模具内沿短边方向铺设功能性离型薄膜，可以降低薄膜铺设难度，降低薄膜拼接或搭接铺设的接缝宽度，降低气动阻力，从而达到提高风力发电机的发电量。

发明内容

为了解决上述缺陷，本发明提供一种新型灌注成型方法，在模具内沿短边方向铺设功能性离型薄膜，具有易操作、不损害模具内表面的尺寸精度、且在热固性树脂成型工艺后，薄膜材料功能层可向热固性树脂表面转移，带有功能层的成型品表面光滑无凹陷，从而能够改善使用液体脱模剂带来的有机溶剂挥发、后续成型体表面打磨产生的粉尘及打磨难度高、成型品表面因使用热固性树脂成型薄膜所产生的表面凹陷、模具多次使用后难以维持设计精度等问题。尤其是铺设该薄膜成型时，可以降低薄膜铺设难度，降低薄膜拼接或搭接铺设的接缝宽度，并减少叶片表面褶皱，保证产品表面平整美观。

具体而言，本发明提供一种树脂成型品的灌注成型方法，含有以下步骤，步骤A：在模具内沿模具的短边方向铺设功能性离型薄膜，该功能性离型薄膜至少含有基材层和功能层。

所述的沿模具的短边方向铺设功能性离型薄膜，是指功能性离型薄膜第一层单侧面朝下，将薄膜的MD方向沿模具短边铺设在模具表面。

所述模具(尤其是风力发电机叶片成型用)，长边方向长度过大。沿长边铺设薄膜尺寸大，铺设便利性差，沿模具短边方向铺设薄膜尺寸小更容易铺设，铺设时薄膜拼接处接缝处理容易，薄膜在模具表面易贴合，不会有褶皱产生。

所述的基材层的主要功能是提供所述的功能性离型薄膜材料以足够的力学强度、可操作性及可施工性。

所述的功能层在热固性树脂成型工艺过程中，可以全部或部分地从所述功能性离型薄膜材料上脱离，转移到热固性树脂成型品上，从而起到有益效果。所述的有益效果可以举例出，如提供耐热性、耐光性、耐紫外、耐燃性、耐腐蚀性、耐溶剂性、耐水性、耐老化性、耐燃油性、耐液压油、耐磨性、耐冲击性或装饰性等效果。根据需要，转移后的功能层的外侧还可以增加额外相邻层，此时，功能层还可以起到粘结热固性树脂和额外相邻层的目的。

进一步地，由于铺设时固定薄膜位置，优选所述的步骤A中，功能性离型薄膜还含有胶粘剂层，通过胶粘剂层贴合在模具上。

优选所述的胶粘剂层含有聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂或有机硅树脂中的一种或多种。具体可以举例，水性胶粘剂：如淀粉类、纤维素类或聚乙烯醇类；溶剂型胶粘剂：如丙烯酸类或聚氨酯类；乳液型胶粘剂：如聚乙酸乙烯酯乳液；热固化型胶粘剂：如环氧树脂类、有机硅树脂类或不饱和聚酯树脂类；紫外线固化型胶粘剂：如丙烯酸酯类；厌氧固化型：如丙烯酸酯类；湿固化胶粘剂：如氰基丙烯酸酯类或聚氨酯类；缩聚反应型：如尿烷类；自由基聚合型：如丙烯酸酯类；热熔型胶粘剂：如丙烯酸酯类、聚酰胺树脂类或聚酯树脂类；再湿型胶粘剂：如淀粉类；压敏型胶粘剂：如丙烯酸酯类。

所述的胶粘剂层，其厚度可以根据胶粘剂的粘度及固化时间等性能、实施工艺条件等来设定。由于剥离强度的设定，优选胶粘剂层的厚度为1～100μm，优选为2～80μm。

进一步地，所述的灌注成型方法中，由于确保成型品表面平整，优选在所述的步骤A中，铺设功能性离型薄膜两张以上时，在两张功能性离型薄膜的接缝处采用拼接和/或搭接的方式铺设。模具存在宽度大于功能性离型薄膜幅宽的部位，因此在模具中该部位需铺设两张以上功能性离型薄膜，所述的拼接铺设两张以上功能性离型薄膜，将其中一张薄膜的胶粘剂层单侧面(1)贴在模具表面，在铺设两张薄膜接缝处时，将另一张薄膜MD边拼接铺设在其中一张功能性离型薄膜的MD边。采用拼接铺设方法，铺设时间短，提高生产效率，但拼接处无底漆覆盖，成型后需要在拼接处修补底漆。所述的灌注成型方法中，也可采用搭接方法铺设两张薄膜接缝处，将其中一张薄膜插入到另一张热固性树脂成型薄膜揭开的基材层(2)和功能层(3)间，将插入的热固性树脂成型薄膜的胶粘剂层单侧面朝下铺设在另一张热固性树脂成型薄膜揭开的基材层表面上。采用搭接铺设方法，成型品表面均被底漆层覆盖，成型品表面平整光滑，但铺设时需将基材层和功能层揭开，增加铺设时间，降低生产效率。

进一步的，由于成型品需使用灌注成型方法，优选上述成型方法还含有以下步骤：步骤B：在所述功能性离型薄膜上铺设增强体材料和其它辅助材料，得到积层体；步骤C：对所述积层体进行密封、抽真空；步骤D：将树脂灌注入所述积层体，浸润所述增强体材料，固化后形成预制件。所述的增强体材料包括增强纤维、增强泡沫中的一种或多种。所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、无机纤维或有机纤维的一种或多种。所述的增强泡沫是轻木、PVC泡沫、PMI泡沫、或PU硬质泡沫中的一种或多种。所述的步骤C中，在积层体上依次铺设脱模布、多孔膜、透气毡和导流网，把真空袋膜用密封胶带粘接到模具上，对积层体进行抽真空。所述的步骤D中，所述的树脂含有环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或呋喃树脂中的一种或多种。

进一步的，由于成型品为脱模后使用，优选上述成型方法还含有以下步骤：步骤E：所述预制件冷却到室温后脱模得到树脂成型品，功能性离型薄膜的功能层转印到成型品表面，成型品表面光滑平整无褶皱，无需打磨即可在成型品表面直接涂布面涂料。

进一步的，由于模具反复使用，优选上述成型方法还含有以下步骤：步骤F：所述预制件脱模后，去除贴合在模具上的所述的功能性离型薄膜的基材层。脱模后，功能性离型薄膜的基材层会贴附在模具表面，去除基材层后，可在模具上再次铺设功能性离型薄膜进行成型。

进一步的，由于功能层时转印在成型品表面，优选所述的树脂成型品的表面，附着有所述的功能性离型薄膜上的功能层。功能层在真空成型时能够全部或部分的从所述基材层表面上脱离并转移到热固性树脂成型品上，在23℃时，功能层与环氧树脂结合力为6MPa以上。如果功能层与环氧树脂结合力低于6MPa，则会出现功能层能够较容易地从所述热固性树脂表面剥离、耐久性不足的现象。

本发明所述的在模具内沿模具的短边方向铺设功能性离型薄膜，铺设时薄膜尺寸小，两张薄膜拼接或搭接容易铺设，接缝或搭接重叠宽度小。该成型方法与涂布离型剂成型方法相比，免去离型剂涂布无VOC排放，成型品表面平整无褶皱，无需打磨。与已知薄膜铺设方法相比，明确了薄膜铺设方向，降低了薄膜铺设难度，保证产品表面平整美观，降低成型品表面气动阻力，从而达到提高风力发电机的发电量。

本发明还提供了一种树脂成型品，其使用了上述所述的树脂成型品的灌注成型方法制得。

本发明还提供了一种树脂制品，其是对上述所述的树脂成型品进行加工后得到。

本发明所述树脂制品是风力发电叶片或其一部分。

本发明所述的灌注成型方法应用在各种灌注成型领域，尤其是风力发电机叶片成型上的应用。

附图说明

图1功能性离型薄膜拼接铺设图。

图2功能性离型薄膜搭接铺设图。

其中：1胶粘剂层；2基材层；3功能层；4第一张功能性离型薄膜；5第二张功能性离型薄膜。

具体实施方式

通过以下实施例对本发明做更详细的描述，但所述实施例不构成对本发明的限制。

实施例与对比例中使用的测试方法如下，对于所有测试，如果没有明确说明测试温度，则在23℃时测试。

1.厚度：

使用三丰精密量仪公司生产的547-401型号手持测厚仪进行测试。测试样品3个不同位置的厚度，取这3个厚度的算术平均值作为该试样厚度。

2.铺设时间：

首先，将功能性离型薄膜的胶粘剂层贴合在一风力发电叶片成型用模具的表面。所述模具，用于生产设计长度为68m的叶片，将功能性离型薄膜基材层的单侧面铺设在该模具表面，在功能性离型薄膜的功能层上，铺设8层玻璃纤维(泰山玻纤，三轴，1200g/m2)和脱模布、多孔膜、导流网、真空袋膜等辅材，记录开始贴附到真空成型所需材料全部铺设完成所需的时间，作为铺设时间。

3.功能层的转移性：

对于上述【2.铺设时间】测试过程中得到的积层体，使用陶氏化学公司产的Airstone系列760E/766H环氧树脂，以760E与766H的质量比为100:32的比例混合后，进行真空灌注操作，通过80℃、2小时真空真空成型后，得到厚度为6mm的环氧树脂成型品，于23℃下移除本发明的功能性离型薄膜材料时，所述功能层从功能性离型薄膜材料上转移到环氧树脂成型品的表面。

继而通过红外光谱法分别测定转移后的功能性离型薄膜材料表面(成型时与热固性树脂贴合的方向的表面)和热固性树脂成型品的外表面(成型时与功能性离型薄膜材料贴合方向的表面)，根据两个表面上功能层成分的测定结果，进行以下判定:

〇：转移性优，仅热固性树脂成型品的外表面上检测出功能层的成分；

△：转移性中，两个表面上都检测出功能层的成分；

×：转移性差，仅热功能性离型薄膜材料表面上检测出功能层成分。

4.成型品表面褶皱：

对于上述【3.功能层转移性】测试过程中制备得到的热固性树脂成型品，通过RHOPOINT公司生产的PSD-200387型号的表面轮廓仪对薄膜重叠处凹陷观察，使用表面轮廓仪对表面凹陷深度进行测量，通过测量结果进行以下判断：

〇：褶皱≤200μm；

×：褶皱＞200μm。

5.薄膜搭接部宽度：

使用EVERTE/埃维特公司生产的AWT-YBKC型号游标卡尺测量成型品表面搭接部分宽度，测量部位选取3处，取3次测试结果的算术平均值作为薄膜搭接部宽度，单位mm。

实施例和对比例中使用的原料如下：

<功能性离型薄膜>

功能性离型薄膜由基材层、功能层、胶粘剂层组成，该薄膜结构为基材层的单侧面上为胶粘剂层，另一面上为功能层。基材层为A1：东丽株式会社产双向拉伸聚丙烯薄膜

2500H。厚度为30μm。两表面的表面张力都为36mN/m，粗糙度都为0.1μm。功能层为佐敦涂料(张家港)有限公司产BC100A/B，其中BC100A为主剂，固含量为66％，主要成份为聚氨酯类化合物；BC100B为固化剂，固含量为98％，主要成份为六亚甲基二异氰酸酯三聚体。按照BC100A：BC100B＝6:1的质量比混合后，待用。该涂层的固化条件为40℃、72小时。胶粘剂层为东洋油墨有限公司产BPS5330/BXX5134，为丙烯酸酯型胶粘剂,其中BPS5330为主剂，固含量为40％；BXX5134为固化剂，固含量为5％。BPS5330与BXX5134质量配比为100：2。粘度在25℃下为1075mPa·s,干燥条件为100℃，2分钟，固化条件为80℃，72小时。

实施例1

模具为风力发电叶片成型用模具，该模具为具有一内凹的腔体，叶片模具长度为68米，根部宽度为5米，尖端部宽度为0.2米。将其中一张功能性离型薄膜MD边沿模具短边方向铺设，将含有胶粘剂层面贴合在模具上，用压辊除去薄膜和模具间气泡，将另一张薄膜MD边拼接铺设在其中一张功能性离型薄膜的MD边，接缝宽度为1mm，用压辊除去薄膜和模具间气泡。将模具表面铺满功能性离型薄膜，接缝处均采用拼接铺设的方式。

在所述功能层上铺设增强体材料玻璃纤维，玻璃纤维铺设10至15层，在玻璃纤维表面铺设轻木以及PVC泡沫芯材，轻木和PVC泡沫芯材铺设完成后，再铺设10至15层玻璃纤维。增强体材料铺设完成后依次铺设脱模布、多孔膜、透气毡和导流网。

布置抽真空管路：沿模具法兰边缘粘贴密封胶条、布置抽真空螺旋管及抽真空管。构成真空系统：在模具上整体覆盖一层真空袋膜，真空袋膜通过法兰边缘密封胶条与模具面粘接并组成一个密闭系统。

将树脂灌入所述的积层体中，浸润所述增强体材料，固化后形成预制件。预制件冷却到室温后将预制件与模具脱离得到树脂成型品，去除贴合在模具上的所述功能性离型薄膜的基材层，即可在模具内进行下一次灌注成型。对得到的样品进行各种性能测定，结果列于表1。

实施例2

模具为风力发电叶片成型用模具，该模具为具有一内凹的腔体，叶片模具长度为68米，根部宽度为5米，尖端部宽度为0.2米。将其中一张功能性离型薄膜MD边沿模具短边方向铺设，将含有胶粘剂层面贴合在模具上，用压辊除去薄膜和模具间气泡，铺设另一张功能性离型薄膜时，将其插入到其中一张热固性树脂成型薄膜揭开的基材层和功能层间，将插入的热固性树脂成型薄膜胶粘剂层面朝下铺设在其中一张热固性树脂成型薄膜揭开的基材层表面上，两张薄膜重叠铺设部分宽度为10mm，用压辊除去薄膜和模具间气泡。将模具表面铺满功能性离型薄膜，接缝处均采用搭接铺设的方式，铺设完成后除去功能层表面的保护膜。

在所述功能层上铺设增强体材料玻璃纤维，玻璃纤维铺设10至15层，在玻璃纤维表面铺设轻木以及PVC泡沫芯材，轻木和PVC泡沫芯材铺设完成后，再铺设10至15层玻璃纤维。增强体材料铺设完成后依次铺设脱模布、多孔膜、透气毡和导流网。

布置抽真空管路：沿模具法兰边缘粘贴密封胶条、布置抽真空螺旋管及抽真空管。构成真空系统：在模具上整体覆盖一层真空袋膜，真空袋膜通过法兰边缘密封胶条与模具面粘接并组成一个密闭系统。

将树脂灌入所述的积层体中，浸润所述增强体材料，固化后形成预制件。预制件冷却到室温后将预制件与模具脱离得到树脂成型品，去除贴合在模具上的所述功能性离型薄膜的基材层，即可在模具内进行下一次灌注成型。对得到的样品进行各种性能测定，结果列于表1。

对比例1

模具为风力发电叶片成型用模具，该模具为具有一内凹的腔体，叶片模具长度为68米，根部宽度为5米，尖端部宽度为0.2米。将功能性离型薄膜MD边沿模具长边方向铺设，将含有胶粘剂层面贴合在模具上，用压辊除去薄膜和模具间气泡，将另一张薄膜MD边拼接铺设在其中一张功能性离型薄膜的MD边，接缝宽度为3mm，用压辊除去薄膜和模具间气泡。将模具表面铺满功能性离型薄膜，接缝处均采用拼接铺设的方式，铺设完成后除去功能层表面的保护膜。

在所述功能层上铺设增强体材料玻璃纤维，玻璃纤维铺设10至15层，在玻璃纤维表面铺设轻木以及PVC泡沫芯材，轻木和PVC泡沫芯材铺设完成后，再铺设10至15层玻璃纤维。增强体材料铺设完成后依次铺设脱模布、多孔膜、透气毡和导流网。

布置抽真空管路：沿模具法兰边缘粘贴密封胶条、布置抽真空螺旋管及抽真空管。构成真空系统：在模具上整体覆盖一层真空袋膜，真空袋膜通过法兰边缘密封胶条与模具面粘接并组成一个密闭系统。

将树脂灌入所述的积层体中，浸润所述增强体材料，固化后形成预制件。预制件冷却到室温后将预制件与模具脱离得到树脂成型品，去除贴合在模具上的所述功能性离型薄膜的基材层，即可在模具内进行下一次灌注成型。对得到的样品进行各种性能测定，结果列于表1。

对比例2

模具为风力发电叶片成型用模具，该模具为具有一内凹的腔体，叶片模具长度为68米，根部宽度为5米，尖端部宽度为0.2米。将功能性离型薄膜MD边沿模具长边方向铺设，铺设另一张功能性离型薄膜时，将其插入到另一张热固性树脂成型薄膜揭开的基材层和功能层间，将插入的热固性树脂成型薄膜的胶粘剂层单侧面朝下铺设在另一张热固性树脂成型薄膜揭开的基材层表面上，两张薄膜重叠铺设部分宽度为30mm，用压辊除去薄膜和模具间气泡。将模具表面铺满功能性离型薄膜，接缝处均采用以上搭接铺设的方式，铺设完成后除去功能层表面的保护膜。

在所述功能层上铺设增强体材料玻璃纤维，玻璃纤维铺设10至15层，在玻璃纤维表面铺设轻木以及PVC泡沫芯材，轻木和PVC泡沫芯材铺设完成后，再铺设10至15层玻璃纤维。增强体材料铺设完成后依次铺设脱模布、多孔膜、透气毡和导流网。

布置抽真空管路：沿模具法兰边缘粘贴密封胶条、布置抽真空螺旋管及抽真空管。构成真空系统：在模具上整体覆盖一层真空袋膜，真空袋膜通过法兰边缘密封胶条与模具面粘接并组成一个密闭系统。

将树脂灌入所述的积层体中，浸润所述增强体材料，固化后形成预制件。预制件冷却到室温后将预制件与模具脱离得到树脂成型品，去除贴合在模具上的所述功能性离型薄膜的基材层，即可在模具内进行下一次灌注成型。对得到的样品进行各种性能测定，结果列于表1。

表1

铺设	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					铺设方向	沿模具短边	沿模具短边	沿模具长边	沿模具长边
接缝铺设方式	拼接	搭接	拼接	搭接
					转移性	○	○	○	○
褶皱	〇	〇	〇	〇
					接缝宽度(mm)	1.5	12	3.3	31

由实施例1和2可见，沿模具短边铺设薄膜，使用搭接的方式铺设薄膜接缝处，需将一张薄膜插入另一张薄膜剥离的基材层和功能层间，接缝宽度更大。

由实施例1-2和对比例1-2对比可见，在模具内沿模具的短边方向铺设功能性离型薄膜，薄膜尺寸小铺设方便，可降低薄膜接缝宽度，保证产品表面平整美观，降低气动阻力，从而达到提高风力发电机的发电量的目的。

Claims (10)

1.一种灌注成型方法，其特征在于：含有以下步骤，

步骤A：在模具内将功能性离型薄膜的MD方向沿模具的短边方向铺设，该功能性离型薄膜至少含有基材层和功能层。

2.根据权利要求1所述的灌注成型方法，其特征在于：所述的步骤A中，功能性离型薄膜还含有胶粘剂层，通过胶粘剂层贴合在模具上。

3.根据权利要求1所述的灌注成型方法，其特征在于：所述的步骤A中，铺设功能性离型薄膜两张以上时，在两张功能性离型薄膜的接缝处采用拼接和/或搭接的方式铺设。

4.根据权利要求1所述的灌注成型方法，其特征在于：还含有以下步骤：

步骤B:在所述功能性离型薄膜上铺设增强体材料和其它辅助材料，得到积层体；

步骤C:对所述积层体进行密封、抽真空；

步骤D:将树脂灌注入所述积层体，浸润所述增强体材料，固化后形成预制件。

5.根据权利要求4所述的灌注成型方法，其特征在于：还含有以下步骤：

步骤E:所述预制件冷却到室温后脱模得到树脂成型品。

6.根据权利要求5所述的树脂成型品的灌注成型方法，其特征在于：还含有以下步骤：

步骤F:所述预制件脱模后，去除贴合在模具上的所述功能性离型薄膜的基材层。

7.根据权利要求5所述的灌注成型方法，其特征在于：所述的树脂成型品的表面，附着有所述功能性离型薄膜上的功能层。

8.一种树脂成型品，其特征在于：使用了权利要求1-7中任一项所述的灌注成型方法制得。

9.一种树脂制品，其特征在于：对权利要求8所述的树脂成型品进行加工后得到。

10.根据权利要求9所述的树脂制品，其特征在于：所述树脂制品是风力发电叶片或其一部分。

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