CN115450862A - 一种玻璃纤维拉挤板以及风电叶片主梁 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合材料技术领域。本发明提供了一种玻璃纤维拉挤板以及风电叶片主梁。本发明提供了一种玻璃纤维拉挤板，包括板体和导流布，本发明提供的拉挤板，板体的表面属于粗糙面，因此不需要使用脱模布，降低成本，使用过程中减少了撕除脱模布的工序，还省去处理脱模布工业垃圾的处理，有效降低成本。另一方面，在板体的设计方面，摒弃了传统的三角形大倒角结构，控制倒角小于等于2mm，提高玻璃纤维的综合体积占比。同时为了在粘结过程中保证层间有足够的树脂，加入导流布粘附在板体表面，在降低成本的同时保证了玻璃纤维拉挤板的性能。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种玻璃纤维拉挤板以及风电叶片主梁。
背景技术
随着风力叶片朝着大尺寸发展，以往的叶片主梁技术是使用玻璃纤维单向布真空灌注完成，由于近几年玻璃纤维拉挤大梁板的快速发展，现在已有较多的叶片生产厂家使用玻璃纤维拉挤板代替玻璃纤维单向布，玻璃纤维拉挤板的玻璃纤维体积含量可以达到70％以上，而真空灌注的约在55％左右，可以较好的提高玻璃纤维利用率，且使用玻璃纤维拉挤板制造叶片主梁的时间也短于玻璃纤维单向布灌注工艺。
但使用玻璃纤维拉挤板也存在一些缺点，玻璃纤维拉挤板在制造过程中的制造成本要高于灌注工艺，为了能够使玻璃纤维板在制造叶片主梁时拉挤板与拉挤板之间的粘结效果更好还需要在玻璃纤维拉挤板上下表面使用尼龙脱模布，这又间接了增加了玻璃纤维拉挤板的采购成本，而且还需要花费费用处理无用的尼龙脱模布。并且拉挤板材的两侧无法使用脱模布，为了提高多层板材的横向粘结效果，还需要对产品增加较大的倒角，这又降低了叶片主梁中玻璃纤维的有效占比，由于在玻璃纤维拉挤板在生产过程中脱模布会偏移，导致在撕除掉脱模布的玻璃纤维拉挤板材厚度不均匀，且在叶片主梁的灌注时需要在板材层与层之间填充环氧树脂导流层，常见导流层为±45°玻璃纤维布，这些导流层厚度会≥0.3mm。结合上述的两个树脂填充区最后固化完成的叶片主梁的综合玻璃纤维占比在63％～64％，小于玻璃纤维拉挤板自身的70％的玻璃纤维体积含量，从而导致风力叶片主梁的产品质量出现较大的波动。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种玻璃纤维拉挤板以及风电叶片主梁。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种玻璃纤维拉挤板，包括板体1和导流布2；
在所述板体上的相邻两个面均粘接有所述导流布；所述导流布为板体生产完成后连续粘结在板体表面；
其中，所述板体粘接有所述导流布的面用于与其余所述板体未粘接有所述导流布的面连接；
所述板体包含下列体积分数的制备原料：光热双固化体系树脂25～35％，玻璃纤维65～75％；
所述光热双固化体系树脂包含下列质量分数的制备原料：环氧树脂70～90％，光固化树脂10～30％。
作为优选，所述板体的平面宽度为50～200mm，所述板体的厚度为3～6mm。
作为优选，所述板体的倒角小于等于2mm。
作为优选，所述板体的表面粗糙度大于等于3μm。
作为优选，所述导流布为无纺布、玻璃纤维毡或玻璃纤维编织布。
作为优选，所述导流布的克重为15～25g/m2。
作为优选，所述导流布的厚度小于等于0.2mm。
本发明还提供了一种风电叶片主梁，由所述玻璃纤维拉挤板铺层得到。
本发明提供了一种玻璃纤维拉挤板，包括板体和导流布，本发明提供的拉挤板，将板体的表面进行粗糙处理，因此不需要使用脱模布，减小了采购成本，使用过程中减少了撕除脱模布的工序，还省去处理脱模布工业垃圾的处理，有效降低成本。另一方面，在板体的设计方面，摒弃了传统的三角形大倒角结构，控制倒角小于等于2mm，提高玻璃纤维的综合体积占比。同时为了在粘结过程中保证层间有足够的树脂，加入导流布粘附在板体表面，在降低成本的同时保证了玻璃纤维拉挤板的性能。
本发明还提供了一种风电叶片主梁，将玻璃纤维拉挤板按照叶片的设计要求进行相对于纵向数量的铺层，铺层完成后对整体进行树脂灌注和固化工艺即可完成。因为在玻璃纤维拉挤板上预先粘附了导流布，在铺层工艺中无需进一步的铺层工艺，大大提高铺层工序的生产效率。
附图说明
图1为玻璃纤维拉挤板的示意图；
其中1为板体，2为导流布；
图2为风电叶片主梁的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种玻璃纤维拉挤板，包括板体1和导流布2；
在所述板体上的相邻两个面均粘接有所述导流布；所述导流布为板体生产完成后连续粘结在板体表面；
其中，所述板体粘接有所述导流布的面用于与其余所述板体未粘接有所述导流布的面连接。
在本发明中，玻璃纤维拉挤板的示意图如图1所示。
在本发明中，所述板体包含下列体积分数的制备原料：
光热双固化体系树脂25～35％，玻璃纤维65～75％。
在本发明中，所述板体中光热双固化体系树脂的体积分数优选为26～34％，进一步优选为27～33％，更优选为28～32％。
在本发明中，所述板体中玻璃纤维的体积分数优选为66～74％，进一步优选为67～73％，更优选为68～72％。
在本发明中，所述光热双固化体系树脂包含下列质量分数的制备原料：
环氧树脂70～90％，光固化树脂10～30％。
在本发明中，所述光热双固化体系树脂中环氧树脂的质量分数优选为75～85％，进一步优选为76～84％，更优选为78～82％。
在本发明中，所述光热双固化体系树脂中光固化树脂的质量分数优选为15～25％，进一步优选为16～24％，更优选为17～23％。
在本发明中，所述环氧树脂优选为双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂。
在本发明中，所述光固化树脂采用市售树脂即可，例如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸树脂或氨基丙烯酸树脂。
在本发明中，所述玻璃纤维为高强度玻璃纤维直接纱。
在本发明中，板体成型工艺为模具外固化成型，板体出模具后先进行光固化定形，在光固化定形阶段由于只是部分树脂进行了固化，所以板体表面会存在不完全固化缺陷，形成一定粗糙表面；板体定形后对产品进行持续加热使未完全固化的板体完全固化，得到目标板体。
在本发明中，所述模具外固化成型顺次为放纱、玻璃纤维浸胶、产品预成型、产品成型、光固化、热固化。
在本发明中，所述板体的平面宽度优选为50～200mm，进一步优选为100～150mm，更优选为110～120mm；所述板体的厚度优选为3～6mm，进一步优选为4.5～5.5mm，更优选为4.8～5.2mm。
在本发明中，所述板体的倒角优选小于等于2mm，进一步优选小于等于1.5mm，更优选小于等于1mm。
在本发明中，所述板体的表面粗糙度优选大于等于3μm，进一步优选大于等于4μm，更优选大于等于5μm。
在本发明中，所述导流布优选为无纺布、玻璃纤维毡或玻璃纤维编织布。
在本发明中，导流布和板体之间通过粘结剂粘结，可选择热熔胶、喷雾弹性胶或环氧胶，所述粘结剂优选为环氧胶。
在本发明中，所述导流布的克重优选为15～25g/m2，进一步优选为16～24g/m2，更优选为18～22g/m2。
在本发明中，所述导流布的厚度优选小于等于0.2mm，进一步优选小于等于0.15mm，更优选小于等于0.1mm。
在本发明中，将环氧胶通过喷头喷在无纺布上，环氧胶的用量优选为5～10g/m2，进一步优选为6～9g/m2，更优选为7～8g/m2；喷涂环氧胶后经过挤压轮将无纺布粘结在板体上。
本发明还提供了一种风电叶片主梁，由所述玻璃纤维拉挤板铺层得到。
在本发明中，将玻璃纤维拉挤板按照叶片的设计要求进行相对于纵向数量铺层，铺层完成后对整体进行树脂灌注和固化工艺即可完成。
在本发明中，风电叶片主梁的示意图如图2所示。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
板体控制高强度玻璃纤维直接纱体积含量为72％，树脂体积含量控制在28％；树脂中双酚A型环氧树脂的质量分数为80％，环氧丙烯酸酯为20％。
板体尺寸设计为120mm×5mm，倒角设计为1mm，生产按照放纱、玻璃纤维浸胶、产品预成型、产品成型、光固化、热固化工艺流程进行生产。在制造生产板体中并未使用脱模布，在模具成型时要对模具的膜腔做一些改进，使产品在出成型模具时产品的表观存在一定的粗糙，粗糙度为3μm；固化完成后经过测定粗糙度为5.3μm。
在收卷过程中完成导流布的粘结工作，将宽度122mm的无纺布均匀的粘结在拉挤板材上，无纺布的克重为20g/m2，厚度为0.08mm；粘结剂选择使用环氧胶，先将环氧胶通过喷头喷在无纺布上，用量为8g/m2，然后再经过挤压轮将无纺布粘结在板体的相邻两个面上。
将已经粘结和打磨好两端斜面的玻璃纤维拉挤板材按照设计的要求，均匀的平铺在预先准备好叶片主梁模具内，然后通过真空灌注和固化完成叶片主梁的成型工作。
叶片主梁成型后，进行玻璃纤维体积占比测定，结果为71.2％。
实施例2
板体控制高强度玻璃纤维直接纱体积含量为70％，树脂体积含量控制在30％；树脂中双酚A型环氧树脂的质量分数为75％，聚氨酯丙烯酸树脂为25％。
板体尺寸设计为180mm×3mm，倒角设计为1.5mm，生产按照放纱、玻璃纤维浸胶、产品预成型、产品成型、光固化、热固化工艺流程进行生产。在制造生产板体中并未使用脱模布，在模具成型时要对模具的膜腔做一些改进，使产品在出成型模具时产品的表观存在一定的粗糙，粗糙度为3.2μm；固化完成后经过测定粗糙度为5.4μm。
在收卷过程中完成导流布的粘结工作，将宽度122mm的无纺布均匀的粘结在拉挤板材上，无纺布的克重为15g/m2，厚度为0.1mm；粘结剂选择使用环氧胶，先将环氧胶通过喷头喷在无纺布上，用量为5g/m2，然后再经过挤压轮将无纺布粘结在板体的相邻两个面上。
将已经粘结和打磨好两端斜面的玻璃纤维拉挤板材按照设计的要求，均匀的平铺在预先准备好叶片主梁模具内，然后通过真空灌注和固化完成叶片主梁的成型工作。
叶片主梁成型后，进行玻璃纤维体积占比测定，结果为69.3％。
实施例3
板体控制高强度玻璃纤维直接纱体积含量为66％，树脂体积含量控制在34％；树脂中双酚F型环氧树脂的质量分数为84％，聚酯丙烯酸树脂为16％。
板体尺寸设计为150mm×5mm，倒角设计为1mm，生产按照放纱、玻璃纤维浸胶、产品预成型、产品成型、光固化、热固化工艺流程进行生产。在制造生产板体中并未使用脱模布，在模具成型时要对模具的膜腔做一些改进，使产品在出成型模具时产品的表观存在一定的粗糙，粗糙度为3μm；固化完成后经过测定粗糙度为5.3μm。
在收卷过程中完成导流布的粘结工作，将宽度152mm的无纺布均匀的粘结在拉挤板材上，无纺布的克重为23g/m2，厚度为0.08mm；粘结剂选择使用环氧胶，先将环氧胶通过喷头喷在无纺布上，用量为7g/m2，然后再经过挤压轮将无纺布粘结在板体的相邻两个面上。
将已经粘结和打磨好两端斜面的玻璃纤维拉挤板材按照设计的要求，均匀的平铺在预先准备好叶片主梁模具内，然后通过真空灌注和固化完成叶片主梁的成型工作。
叶片主梁成型后，进行玻璃纤维体积占比测定，结果为71.5％。
实施例4
板体控制高强度玻璃纤维直接纱体积含量为74％，树脂体积含量控制在26％；树脂中双酚A型环氧树脂的质量分数为80％，氨基丙烯酸树脂20％。
板体尺寸设计为120mm×5mm，倒角设计为1mm，生产按照放纱、玻璃纤维浸胶、产品预成型、产品成型、光固化、热固化工艺流程进行生产。在制造生产板体中并未使用脱模布，在模具成型时要对模具的膜腔做一些改进，使产品在出成型模具时产品的表观存在一定的粗糙，粗糙度为3μm；固化完成后经过测定粗糙度为5.1μm。
在收卷过程中完成导流布的粘结工作，将宽度152mm的无纺布均匀的粘结在拉挤板材上，无纺布的克重为16g/m2，厚度为0.08mm；粘结剂选择使用环氧胶，先将环氧胶通过喷头喷在无纺布上，用量为10g/m2，然后再经过挤压轮将无纺布粘结在板体的相邻两个面上。
将已经粘结和打磨好两端斜面的玻璃纤维拉挤板材按照设计的要求，均匀的平铺在预先准备好叶片主梁模具内，然后通过真空灌注和固化完成叶片主梁的成型工作。
叶片主梁成型后，进行玻璃纤维体积占比测定，结果为69.6％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种玻璃纤维拉挤板，包括板体和导流布，本发明提供的拉挤板，将板体的表面进行粗糙处理，因此不需要使用脱模布，减小了采购成本，使用过程中减少了撕除脱模布的工序，还省去处理脱模布工业垃圾的处理，有效降低成本。另一方面，在板体的设计方面，摒弃了传统的三角形大倒角结构，控制倒角小于等于2mm，提高玻璃纤维的综合体积占比。同时为了在粘结过程中保证层间有足够的树脂，加入导流布粘附在板体表面，在降低成本的同时保证了玻璃纤维拉挤板的性能。将本发明的玻璃纤维拉挤板应用于风电叶片主梁上，在提高生产效率的同时，还能提高玻璃纤维体积占比，最高可达71.5％，在无需使用更高等级玻璃纤维的前提下，显著高于现有技术中叶片主梁的性能参数，降低生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种玻璃纤维拉挤板，其特征在于，包括板体(1)和导流布(2)；
在所述板体上的相邻两个面均粘接有所述导流布；所述导流布为板体生产完成后连续粘结在板体表面；
其中，所述板体粘接有所述导流布的面用于与其余所述板体未粘接有所述导流布的面连接；
所述板体包含下列体积分数的制备原料：光热双固化体系树脂25～35％，玻璃纤维65～75％；
所述光热双固化体系树脂包含下列质量分数的制备原料：环氧树脂70～90％，光固化树脂10～30％。
2.如权利要求1所述的玻璃纤维拉挤板，其特征在于，所述板体的平面宽度为50～200mm，所述板体的厚度为3～6mm。
3.如权利要求1或2所述的玻璃纤维拉挤板，其特征在于，所述板体的倒角小于等于2mm。
4.如权利要求3所述的玻璃纤维拉挤板，其特征在于，所述板体的表面粗糙度大于等于3μm。
5.如权利要求1或4所述的玻璃纤维拉挤板，其特征在于，所述导流布为无纺布、玻璃纤维毡或玻璃纤维编织布。
6.如权利要求5所述的玻璃纤维拉挤板，其特征在于，所述导流布的克重为15～25g/m2。
7.如权利要求6所述的玻璃纤维拉挤板，其特征在于，所述导流布的厚度小于等于0.2mm。
8.一种风电叶片主梁，其特征在于，由1～7任意一项所述玻璃纤维拉挤板铺层得到。
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