CN115583051A - 用于树脂传递模塑成型的装置、系统和成型方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于树脂传递模塑成型的装置、系统和成型方法。装置包括成型模具，包含具有开口面的型腔及位于型腔两侧与型腔内壁相连的第一和第二平台面；成型辅助材料铺层，铺设于型腔的内壁，及分别至少部分第一和第二平台面以覆盖第一和第二平台面与型腔的内壁相连的部分；成型辅助材料铺层包括沿第一平台面经型腔内壁至所述第二平台面铺设的导流导气介质层，及型腔上部第一平台面侧的导流导气介质层；注胶口，成型辅助材料铺层在第一平台面上的部分暴露于所述注胶口；向型腔施加负压的排气口；抽气袋，设于型腔上部的第二平台面侧，且与型腔上部的导流导气介质相互配合以覆盖型腔的开口面；真空袋膜，用于密封成型腔和成型辅助材料铺层。

Description

用于树脂传递模塑成型的装置、系统和成型方法

技术领域

本申请属于风电设备技术领域，尤其涉及一种用于树脂传递模塑成型的装置、系统和成型方法。

背景技术

随着风电行业进入平价竞争时代，风机的单机价格不断创新低。风机叶片作为风电的主要结构部件，其成本占风力发电系统总成本的20％-30％。唯有适应行业提质降本的发展趋势，才能持续保持竞争力。风电叶片主要是带有夹芯结构的树脂基增强复合材料构成，其中树脂基体增强复合材料为环氧体系树脂，其成本占风电成本的25％-37％不等，由于各方面原因，环氧树脂的价格不断攀升，涨幅曾一度达到50％，因此迫切需要一种可替代环氧树脂的基体材料出现。

现在已经有用聚氨酯树脂替换环氧树脂进行风电叶片结构部件制作的技术方案，但也产生了之前采用环氧树脂制作结构部件时未曾遇到过的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种在用于树脂传递模塑成型的装置，能够解决导流介质与半透膜之间由于存在断开区域，除湿时气体排放困难，除湿效率低，容易形成气泡性发白，以及导流时间慢和底部形成台阶的技术问题。

本申请的第一方面提供一种用于树脂传递模塑成型的装置，包括：

成型模具，包含具有一开口面的型腔，以及分别位于所述型腔的彼此相对两侧的第一平台面和第二平台面，所述第一平台面和第二平台面与所述型腔的内壁相连；

成型辅助材料铺层，所述成型辅助材料铺层铺设于所述型腔的内壁，以及铺设于至少部分所述第一平台面和至少部分所述第二平台面以覆盖所述第一平台面和第二平台面与所述型腔的内壁相连的部分，所述成型辅助材料铺层包括沿所述第一平台面经所述型腔内壁至所述第二平台面铺设的导流导气介质层，以及设于所述型腔上部的所述第一平台面侧的导流导气介质层；

设置于所述型腔的所述第一平台面侧的注胶口，用于向所述型腔灌注树脂；其中，成型辅助材料铺层中铺设在所述第一平台面上的部分包括暴露于所述注胶口的导流导气介质层，以将所述注胶口注入的树脂导流至所述型腔；

设置于所述型腔的所述第二平台面侧的排气口，用于向所述型腔施加负压，以将所述型腔中的气体经由所述导流导气介质层排出；

抽气袋，其设于所述型腔上部的所述第二平台面侧，且与所述型腔上部的所述第一平台面侧的导流导气介质相互配合以覆盖所述型腔的开口面；

真空袋膜，其用于密封所述成型腔和所述成型辅助材料铺层。

本申请用于树脂传递模塑成型的装置，采用在型腔上部将导流导气介质层与抽气袋相互配合将开口面覆盖的技术方案，能够通过导流导气介质层和抽气袋更有效的导出型腔内结构层中间区域的气体，提高排气除湿效率，解决现有技术中由于导流介质与半透膜间存在断开区域导致的除湿气体排放困难、抽气除湿效率低的问题。

本申请的第二方面提供一种树脂传递模塑成型的方法，包括以下步骤：

铺设成型辅助材料铺层：在成型模具的型腔的下部铺设下成型辅助材料铺层，在所述下成型辅助材料铺层上设置结构层，接着在所述结构层上部铺设上成型辅助材料铺层，在所述型腔上部的第二平面侧铺设抽气袋，将所述型腔上部的上成型辅助材料铺层的导流导气介质层与抽气袋相互配合以覆盖所述型腔，以使型腔内的气体能够经由所述上成型辅助材料铺层的导流导气介质层和所述抽气袋排出；

密封树脂传递模塑成型装置：使用真空膜袋对所述型腔和所述成型辅助材料铺层进行密封，以获得一个封闭的环境进行抽气除湿；

抽气除湿：对完成密封的树脂传递模塑成型装置进行抽气除湿，以排出成型装置内的空气；

树脂灌注成型：向完成抽气除湿的树脂传递模塑成型装置中灌注树脂进行模塑成型，得到具有设定形状的模塑产品。

本申请用于树脂传递模塑成型的方法，通过在铺设成型辅助材料铺层时，使所述型腔上部的导流导气介质层与抽气袋相互配合并完全覆盖型腔的开口面，能够将型腔内残留的气体以及灌注过程中产生的气体能够通过导流导气介质层和抽气袋引导以便向外排出，解决由于导流介质和半透膜之间存在断开区域导致的除湿排气困难、除湿效率低，以及易出现包气导致表面发白的问题；通过导流导气介质层与抽气袋的相互配合，能够进一步快速的将树脂引导至型腔内进行膜塑成型，解决现有技术中树脂渗透速度慢的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的用于树脂传递模塑成型的装置的横截面图；

图2是本发明实施例1提供的装置的上层成型辅助材料铺层与注胶管的结构示意图；

图3是本发明实施例2提供的用于树脂传递模塑成型的装置的横截面图。

附图标记说明：

1、成型模具；2、下导流导气介质层；3、下有孔隔离膜；4、下脱模布层；5、上脱模布层；6、上有孔隔离膜；7、上导流导气介质层；9、抽气袋；10、排气口，即模具真空口；11、注胶管；12、型腔；13、导胶口；14、真空膜抽气袋；15、观察口；16、真空袋膜；17、结构层；1-0、第一平台面；1-1、注胶侧；1-2、翻出抽气侧；1-3、第二平台面；12-1、第一真空管路；12-2、第二真空管路；18、注胶口。

具体实施方式

下面将详细描述本申请各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本发明，而不是限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

聚氨酯树脂由多元醇混合物、异氰酸聚亚甲基聚亚苯基酯组成。聚氨酯树脂是一种性能与环氧树脂相当、低成本、低粘度、适中的反应活性、固化速度快的树脂体系。因其价格优势，近两年在风电叶片制造中得到批量化的应用，其成型工艺选择与环氧树脂一致的VARTM。但发明人发现聚氨酯树脂因异氰酸酯化合物有高度不饱和键的异氰酸酯基团，导致其化学性质高度活泼，极易与增强材料中存在的水分子反应生成二氧化碳及取代脲。因此，聚氨酯树脂的灌注需要经过除湿环节。

此外，聚氨酯树脂的初始粘度仅为52MPa.s,环氧树脂的初始粘度为270MPa.s，因此聚氨酯树脂与环氧树脂的流动前峰及渗透过程均不完全一致。具体的，环氧树脂粘度达到600MPa.s可达到165min，且过程平缓，粘度变化速度平稳；聚氨酯混合后75-90min后其粘度迅速上升(窗口期140min/25℃)；因此，聚氨酯树脂需要更快的灌注设计方案。

在现有的技术方案中，已有使用聚氨酯树脂灌注风电叶片梁帽，如中国专利CN110884167A公开了一种风力发电叶片聚氨酯树脂灌注结构及成型方法，但发明人发现其方案存在以下缺陷：

其一，在梁帽成型时，上表面采用的导流介质与半透膜之间为断开方式，该方案为使用环氧树脂梁帽构件灌注的主要方式。

但由于聚氨酯树脂具有吸水特性，大幅宽梁帽上表面仅使用300毫米幅宽的抽气袋进行聚氨酯树脂灌注后，在无抽气袋区域出现大面积的发白，深度达到15层以上，达到产品的报废标准。因此，将环氧树脂的灌注方案应用到聚氨酯树脂灌注的方案中无法满足除湿及后期固化过程中气体排放的要求。断开区域的存在会导致除湿时气体排放困难，除湿效率较低，容易在断开区域内残留水分和空气，即包气现象，这样会导致成型梁帽存在表面气泡性发白的问题；

且在灌注聚氨酯树脂时，因导流介质与半透膜之间为断开方式，聚氨酯树脂的渗透速度相对较慢；

其二，梁帽成型时，底部的导流介质距离抽气侧的立面存在80mm±10mm的间距，该方式在主梁底部容易形成1mm的台阶，影响主梁底面平整度，同时由于保留间距存在底面容易出现除湿不彻底及轻微包气的质量缺陷。

基于上述问题，需要针对除湿效率及效果、导流时间、产品发白、产品台阶等问题，提供新的技术方案。

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种用于树脂传递模塑成型的装置和成型方法。下面首先对本发明所提供的用于树脂传递膜塑成型的装置进行介绍。所述用于树脂传递模塑成型的装置包括

成型模具，包含具有一开口面的型腔，以及分别位于型腔的彼此相对两侧的第一平台面和第二平台面，第一平台面和第二平台面与型腔的内壁相连；

成型辅助材料铺层，成型辅助材料铺层铺设于所述型腔的内壁，以及铺设于至少部分第一平台面和至少部分第二平台面以覆盖第一平台面和第二平台面与型腔的内壁相连的部分，成型辅助材料铺层包括沿第一平台面经型腔内壁至第二平台面铺设的导流导气介质层，以及设于型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层；

设置于型腔的第一平台面侧的注胶口，注胶口用于与注胶管连接向型腔灌注树脂；其中，成型辅助材料铺层中铺设在第一平台面上的部分包括暴露于注胶口的导流导气介质层，以将注胶口注入的树脂导流至型腔；

设置于型腔的第二平台面侧的排气口，用于向型腔施加负压，以将型腔中的气体经由导流导气介质层排出；

抽气袋，其设于型腔上部的第二平台面侧，且与型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层相互配合以覆盖型腔的开口面；

真空袋膜，其用于密封成型腔和成型辅助材料铺层。

根据本发明的实施例，成型模具有成型用的单型面型腔，成型模具型腔的形状可以根据成型产品的外形来确定。在本发明的实施例中，用于树脂传递模塑成型的装置可用于成型风电叶片梁帽。因此，成型模具的型腔具有对应于待成型的梁帽的形状。

在一实施例中，型腔的横截面大致呈上宽下窄的梯形，梯形的下底边呈弧形。在其他实施例中，型腔的横截面为上窄下宽的梯形、矩形或弧形环状。当然，型腔还可以具有其他形状，在此不作限定。

在使用本发明的成型装置来制备如梁帽的产品时，可以在型腔中放置产品的型坯，并且注入型腔的树脂浸润型坯后固化成型，从而得到梁帽的成型产品。型坯可以是由多层增强纤维织物铺设而成，也可以是通过对增强纤维进行三维编织得到的预制物。增强纤维的示例包括碳纤维、玻璃纤维、芳香尼龙纤维等。其中，型坯也叫做结构层。

根据本发明，成型辅助材料铺层铺设于型腔的内壁，以及铺设于至少部分第一平台面和至少部分第二平台面以覆盖第一平台面和第二平台面与型腔的内壁相连的部分；成型辅助材料铺层包括沿第一平台面经型腔内壁至第二平台面铺设的导流导气介质层，以及设于型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层。在这样的导流导气介质层从第一平台面侧至型腔底面再至翻出抽气侧立面至第二平台面的方案中，导流导气介质层填充现有技术中导流介质和半透膜之间的断开区域，在导流介质和半透膜之间不存在断开区域，从而解决了模制产品下表面产生台阶的问题；另一方面，该方案利用导流导气介质层进行导气，解决产品下表面包气导致产品表面发白的问题。同时，在树脂灌注时还能够引导树脂分别经型坯上、下两侧的导流导气介质层进行渗透，以快速到达待成型区域，解决聚氨酯树脂渗透相对较慢的问题。

在一实施例中，导流导气介质层沿第一平台面侧铺设的宽度为90毫米至110毫米，以更快的引导树脂流动至型腔内；导流导气介质层沿第二平台面侧铺设的宽度为30毫米至50毫米，以对型腔内的型坯进行充分的抽气除湿。

根据本发明，导流导气介质层是低克重的导流网或低吸胶的导流棉，以减少成型辅材材料铺层对树脂的消耗。

在一实施例中，成型辅助材料层还包括依次叠层铺设于导流导气介质层上的脱模布层，脱模布层的一侧延伸至所述第一平台面侧，另一侧延伸至所述第二平台面侧，脱模布层可以是聚酯脱模布或者其他能够将注塑成型的产品从成型模具上脱离的材料。

在一实施例中，成型辅助材料层还包括有孔隔离膜，其设于导流导气介质层和脱模布层之间，有孔隔离膜的使用更有利于树脂固化完成后，将导流导气介质层和抽气袋从聚酯脱模布上清除，降低劳动强度。同时，撕除导流导气介质层和抽气袋有助于完成质量检验。不使用有孔隔离膜，容易造成现场辅材撕除困难，劳动强度大，不利于现场作业。

根据本发明，注胶口用于与注胶管连接，以注入树脂；所注入的树脂可经由成型辅助材料铺层中暴露于注胶口下的导流导气介质层灌入型腔。

在一实施例中，型腔内布设有注胶管，注胶管上设置多个导胶口，注胶管路与注胶口连通，以便多个导胶口形成多个树脂传递通路，引导注入的树脂经导胶口快速流动至型腔内的特定位置，进一步解决聚氨酯树脂渗透速度相对较慢的问题。

根据本发明，用于向型腔施加负压的排气口设置在型腔的第二平台面侧，即设置在型腔上部与注胶口相对的一侧。排气口可以与抽气除湿装置连接，以将型腔中的气体经由所述导流导气介质层和排气口排出。另外通过向型腔施加负压，也可以加快树脂流动注入型腔的速度。

根据本发明，抽气袋设于所述型腔上部的第二平台面侧，且与型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层相互配合以覆盖型腔的开口面，通过第一平台面侧的导流导气介质层和抽气袋相互配合填充断开区域，使得型腔和结构层中的气体以及灌注固化时产生的气体，能够经第一平台面侧的导流导气介质层和相互配合的抽气袋更有效的导出，避免由于存在断开区域导致的出现严重包气、除湿排气困难、除湿不彻底、效率低。同时，导流导气介质层还能够在灌注时起到导流树脂的效果，以加快树脂的流动速度，使树脂快速填充成型空间，解决聚氨酯树脂固化窗口期短的问题。

根据本发明，真空袋膜用于密封型腔和成型辅助材料铺层。真空袋膜的材质示例可以为尼龙PA或者聚乙烯PE材质。真空袋膜至少包括两层，通过真空胶带密封于成型模具的两端，即将型腔和成型辅助材料铺层包含在内，并将真空袋膜的两端分别密封于第一平台面和第二平台面侧。

在一实施例中，真空袋膜包括相对上下设置的两层真空袋膜，其中一层真空袋膜与抽气除湿装置的第一真空管路连接，另一层真空袋膜与抽气除湿装置的第二真空管路连接，以使抽气除湿过程中型腔内和结构层中的气体能够经排气口、真空袋膜以及抽气除湿装置的第一真空管路和第二真空管路向外排出，保持负压真空状态。在其他实施例中，真空袋膜也可以设置更多层，以将型腔及成型辅助材料铺层密封为限。

根据本发明的实施例，型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层靠近第二平台面的一侧，与抽气袋靠近第一平台面的一侧弦向搭接，通过导流导气介质层与抽气袋的弦向搭接来覆盖型腔上部的开口面，使得导流介质和半透膜之间的断开区域被填充，解决模制产品上表面产生台阶的问题；另一方面，该方案在进行抽气除湿或树脂固化时，利用导流导气介质层进行导气，以引导型腔内或固化时产生的气体经型腔上部的导流导气介质层和抽气袋排出；在进行树脂灌注时，导流导气介质层还能够引导树脂快速注入型腔。

在一实施例中，型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层与抽气袋的搭接位置位于型腔上部的中部至第二平台面侧，使型腔内的气体和固化时产生的气体经型腔上部中至第二平台面侧的导流导气介质层和搭接于其上的抽气袋单向排出。

在一实施例中，型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层与抽气袋的搭接宽度为30毫米至50毫米，以使导流导气介质层与抽气袋充分搭接。

在一实施例中，抽气袋的宽度为200毫米至300毫米。

在一实施例中，型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层的宽度等于型腔的宽度减去抽气袋的宽度，再加上100毫米。其中型腔的宽度即开口面的宽度，也等于待注塑成型产品上表面的宽度。

根据本发明，抽气袋包括单向透气膜和设于单向透气膜内的至少一层导流导气介质层，即在抽气袋将导流导气介质层靠近抽气袋的一侧掩盖在抽气袋内部，使经过导流导气介质层引导的气体最后经抽气袋向外排出。

在一实施例中，抽气袋沿型腔的长度方向设置，以将型腔上部沿型腔长度方向靠近第二平台面侧的区域完全覆盖。

其中，抽气袋是以单向透气膜为底面，在内部铺放导流导气介质层，然后使用真空胶带或热熔胶等方式形成的密封材料。在一实施例中，单向透气膜选用微孔分布均匀且SEM孔径小于400nm的膜，用于树脂灌注时只可使气体单向向外排出，避免外部气体经抽气袋进入型腔。微孔分布均匀便利不同部位的气体都能够通过抽气袋向外排出。在一实施例中，单向透气膜内设有1至3层的导流导气介质层。导流导气介质层的层数增加，以将型腔更好的覆盖进行排气。抽气袋通过导出抽气袋或真空膜抽气袋连接至排气口。

在一实施例中，抽气袋上设有观察口，观察口用于观察树脂灌注过程中型腔内的树脂的流动进展，判断灌注是否完成。任意相邻的观察口之间间隔10米至20米的距离，观察口的直径为5毫米至10毫米，观察口过大容易在观察口区域形成发白。

在其他实施例中，型腔上部的第一平台面侧的导流导气介质层沿型腔整体的长度方向的轴向设置，并与抽气袋弦向对接，即导流导气介质层和抽气袋相互接触，这样设置的导流导气介质层，能够在快速进行导流聚氨酯树脂和不影响抽气效果的同时，还能够节省导流导气介质层材料。

根据本发明的实施例，可以用抽气袋替代抽气袋和导流导气介质层相互配合的结合层，即用抽气袋覆盖型腔上部的开口面，通过抽气袋进行抽气除湿操作。在一实施例中，抽气袋的宽度等于或大于型腔的开口面的宽度，以使抽气袋完全覆盖型腔的开口面，便于更完全有效的排出型腔内结构层中残留的气体，避免除湿抽气时遗漏未覆盖区域的气体。

本发明实施例还提供一种用于树脂传递模塑成型的系统，包括上述用于树脂传递模塑成型的装置，及

与所述注胶口连接以向所述型腔内注胶用的灌注装置，以进行聚氨酯树脂的注入；及

与所述排气口连接的抽气除湿装置，其用于向型腔施加负压。

在一实施例中，灌注装置是移动一体灌注装置，灌注装置通过注胶管与成型模具的注胶口连通；抽气除湿装置包括与所述排气口连接的第一真空管路和第二真空管路，以及与所述第一真空管路和第二真空管路连接的真空泵，通过真空泵将型腔和结构层内的气体经第一真空管路和第二真空管路及排气口向外排出。该实施例仅作为一个示例，不作为对灌注装置和抽气除湿装置的限定，在其他实施例中，可将灌注装置和抽气除湿装置中的零部件替换为其他能实现相同功能的部件。

下面以具体实施例对本申请的技术方案进行详细的说明，实施例1和实施例2均采用聚氨酯树脂进行梁帽的树脂传递模塑成型。

实施例1：本实施例提供一种风电叶片的梁帽制作用的用于聚氨酯树脂传递模塑成型的装置，以大幅宽梁帽的制作成型说明本申请的用于树脂传递模塑成型的装置的优点。如图1所示，

用于聚氨酯树脂传递模塑成型的装置包括梁帽成型用的成型模具1。

如图1所示，成型模具1包含具有一开口面的型腔12，以及位于所述型腔12左侧的第一平台面1-0和位于型腔12右侧第二平台面1-3，第一平台面1-0和第二平台面1-3相对设置，并与型腔12的内壁相连；型腔12的横截面大致呈上宽下窄的梯形，梯形的下底边呈弧形，型腔12用于容纳结构层17和部分成型辅助材料铺层，型腔12和成型辅助材料铺层以及结构层17按照特定的结构布置，形成梁帽的树脂灌注空间。

用于聚氨酯树脂传递模塑成型的装置还包括成型辅助材料铺层，成型辅助材料铺层包括沿铺设面依次叠层铺设的导流导气介质层、有孔隔离膜和脱模布层，铺设面是指所述型腔内壁、第一平台面和所述第二平台面，以及第一平台面和第二平台面与所述型腔内壁相连的部分构成的下铺设面；以及与真空袋膜相接触的上铺设面。

本实施例中，导流导气介质层是低克重的导流网，成型辅助材料铺层分为上成型辅助材料铺层和下成型辅助材料铺层，以相对在型腔12内的结构层17的位置作区分，位于结构层17下方的即下成型辅助材料铺层，位于结构层17上方的即上成型辅助材料铺层。

下成型辅助材料铺层的导流导气介质层、有孔隔离膜和脱模布层沿下铺设面依次向上叠层铺设，下成型辅助材料铺层的导流导气介质层即下导流导气介质层2，下导流导气介质层2位于第一平台面1-0侧的宽度为120毫米，以便注胶时聚氨酯树脂能够通过导流网快速导流至成型空间内；下导流导气介质层2位于第二平台面1-3侧的宽度为45毫米。下成型辅助材料铺层上设置有结构层17，即下脱模布层4设于与结构层17下部或与结构层17接触。

上成型辅助材料铺层铺设于结构层17上部并覆盖型腔12的开口面，上成型辅助材料铺层的导流导气介质层、有孔隔离膜和脱模布层沿上铺设面由上至下依次叠层铺设，上脱模布层5设于结构层17上部或与结构层17接触，设于型腔12上部的第一平台面1-0侧的导流导气介质层即上导流导气介质层7，上导流导气介质层7与真空膜袋16部分接触。

在本实施例中，导流导气介质层为低克重的导流网，脱模布层采用聚酯脱模布。导流导气介质层、有孔隔离膜、脱模布层使用固定材料双面胶或者喷胶在成型模具上进行固定平整。

成型模具1上设有注胶口18，注胶口18设置于型腔12的第一平台面1-0侧，即注胶侧1-1，用于与注胶管11连接向型腔12灌注树脂；其中，成型辅助材料铺层中铺设在所述第一平台面1-0上的部分导流导气介质层暴露于注胶口下，以将注胶口注入的树脂导流至型腔12。成型模具1上设有排气口，即本申请实施例的模具真空口10，设置于型腔12的第二平台面1-2侧，即翻出抽气侧1-2，用于向型腔12施加负压，以将型腔12中的气体经由导流导气介质层排出。

用于聚氨酯树脂传递模塑成型的装置还包括抽气袋9。抽气袋9沿型腔12的长度方向的轴向设置，具体设于型腔12上部的第二平台面1-3侧，且与型腔12上部第一平台面1-0侧的导流导气介质层弦向搭接以覆盖型腔12的开口面。

本实施例中，抽气袋9的宽度为280毫米，如附图1所示，设于梯形型腔12右侧即第二平台面1-3侧的抽气袋9弦向搭接于第一平台面1-0侧即梯形型腔12左侧的上导流导气介质层7即导流网上，即抽气袋9将上导流导气介质层7的一侧端掩盖在内，抽气袋9与上导流导气介质层7的弦向搭接宽度为45毫米，导流网的宽度为梁帽宽度减去抽气袋9的宽度再加上100毫米，以导流网与抽气袋9充分搭接为宜。任意相邻的两个观察口15的间隔为15米，相邻的观察口之间的距离为15米，观察口直径为8毫米，观察口15的预留便于观察灌注过程中树脂流动进展，判定灌注是否完成。如图2所示。抽气袋9通过导出抽气袋或真空膜抽气袋14与排气口即模具真空口10连接，以便向外部排出空气。

用于聚氨酯树脂传递模塑成型的装置还包括真空袋膜16。真空袋膜16用于密封型腔12和成型辅助材料铺层，真空膜袋16包括相对上下设置的两层真空袋膜，其中一层真空袋膜与第一真空管路12-1连接，另一层真空袋膜与第二真空管路12-2连接。如附图2所示，真空袋膜16与排气口即模具真空口10连通，以便将型腔12和结构层17内的气体通过抽气泵经真空管路抽出，并在灌注时利用负压或真空引导聚氨酯树脂向排气口方向流动，以迅速填充型腔12，提高聚氨酯树脂的渗透速度。

基于本实施例的成型装置，与灌注装置和抽气除湿装置组成用于树脂传递用的模塑成型的系统，其中灌注装置采用移动一体灌注装置。移动一体灌注设备可以选用上海博雷聚氨酯技术有限公司的聚氨酯弹性体浇注设备或者上海辛帕智能科技股份有限公司的叶片自动灌注机。按照本发明的成型方法制作梁帽，具体按照如下步骤进行操作：

铺设成型辅助材料铺层：首先，在制作梁帽的成型模具的型腔12内及第一平台面1-0和第二平台面1-3铺设下成型辅助材料铺层，下成型辅助材料铺层的下导流导气介质层2、下有孔隔离膜3、下脱模布层4沿下铺设面使用双面胶向上依次叠层铺设并固定平整，在注胶侧1-1预留120毫米的下导流导气介质层2，用以放置注胶管11，使注胶管压住上和下导流导气介质层，或者单压住下导流导气介质层2；在翻出抽气侧1-2预留45毫米的下导流导气介质层2。然后在下成型辅助材料铺层上铺放结构层17。这样下成型辅助材料铺层中的导流导气介质层一方面可以作为抽气除湿过程中的导气介质，又可避免由于底部导流网留空造成的主梁底面不平整及包气造成发白的问题。

接着，在结构层17上部铺放上成型辅助材料铺层，上成型辅助材料铺层的上脱模布层5、上有孔隔离膜6、上导流导气介质7沿型腔12开口面的第一平台面1-0侧由下至上使用双面胶依次叠层铺设，并使上导流导气介质层7与上铺设面接触。

对于大幅宽梁帽的成型，将上导流导气介质层7铺设于型腔12开口面上部第一平台面1-0侧，然后将抽气袋9铺设于型腔12开口面上部第二平台1-3侧，使抽气袋9搭接于上导流导气介质层7上，完成上成型辅助材料铺层的铺设。

其中，抽气袋沿型腔的长度方向轴向布置，抽气袋上间隔15米设置观察口，每个观察口的直径为8毫米。上成型辅助材料铺层的有孔隔离膜有助于现场撕除辅材，降低劳动强度，以利于现场作业。

密封树脂传递模塑成型装置：使用真空袋膜16密封上述的成型辅助材料铺层和结构层17，上导流导气介质层7和抽气袋9或上有孔隔离膜6或上脱模布层5与真空膜袋16的下表面接触，以连接抽气袋9和排气口，即模具真空口10，也即抽气袋9和模具真空口10通过真空膜袋16连接抽出内部的气体形成真空状态。真空袋膜16宽度方向的两侧分别连接至第一平台面1-0侧和第二平台面1-3侧的真空模具口10上，在附图1和3中，真空膜袋16在第一平台面1-0侧连接至第二真空管路12-2，在第二平台面1-3侧的连接至第一真空管路12-1，以通过真空管路对型腔12内进行抽气除湿操作。

抽气除湿：将第一真空管路12-1和第二真空管路12-2分别与真空泵连接，第一和第二真空管路上连接有控制抽气过程的开关；对完成密封的树脂传递模塑成型装置进行抽气除湿时，开启真空泵，负压下产生的气体通过导流导气介质层传递到第一真空管路12-1和第二真空管路12导出，以排出成型装置内的空气。将真空泵连接带阀门的注胶管，形成辅助抽气管路。

前期完成真空检验后，由于长时间的抽气可能造成连接区域出现松动及漏气的现象。因此，为了获得更好的产品，在进行树脂灌注前需要重新完成一次真空检验，以排除漏气的缺陷。

树脂灌注成型：成型模具1的型腔12内布设有注胶管11，注胶管11上布设有多个导胶口13，导胶口13位置一般根据梁帽长度确定，从结构层最厚的区域沿轴向布置。在结构层17最厚的端点位置附近各布置一个导胶口13，根据梁帽长度可以在结构层17最厚区域中间和两侧适当增加导胶口铺放。

由于风电叶片存在迎风面(即PS面)和背风面(即SS面)，由于对应风面的梁帽的型面弯曲方向不同，其受重力的影响程度不同，PS面的梁帽两端向下弯曲，其导胶口位置可适当往中间靠拢；SS面的梁帽两端向下弯曲，其导胶口位置可适当向两端分散。因聚氨酯树脂与环氧树脂相比粘度较低，与使用环氧树脂制作梁帽相比较，使用聚氨酯树脂制作梁帽两端上胶容易，其导胶口位置适宜向中间靠拢；灌注过程中，聚氨酯树脂在注胶管中流动速度快，先开启中间靠叶根侧的导胶口阀门，待胶液流动至其他导胶口时即可开启对应的导胶口阀门。因聚氨酯树脂胶液流速很快，各阀门开启间隔时间基本处在2分钟以内。一般在80米及以上的叶片会布置4至6个注胶口。

使用移动一体灌注装置进行在线灌注，避免灌注过程中聚氨酯树脂吸潮导致灌注质量问题。使聚氨酯树脂经由注胶口、导胶口13以及在导流导气介质层的导流作用下快速流动至型腔12内进行固化成型，灌注时利用观察口15关注聚氨酯树脂胶液的走向，胶液最终会在抽气袋9下方距离翻出抽气侧1-2挡边120至180毫米的位置汇合，制得大幅宽的梁帽产品。

按照本发明的成型方法使用本实施例的成型装置的技术方案进行聚氨酯树脂灌注制作大幅宽梁帽，具体的，大幅宽梁帽使用300毫米抽气袋加边缘50毫米导流网搭接的技术方案，导流网区域无发白现象，跨出导流导气介质区域出现明显的发白现象。因此，使用导流导气介质层作为辅助抽气除湿是明显有效的。整体制作时间可控制在45至55分钟，优选50分钟，完全满足聚氨酯树脂的窗口期要求。

同时因为聚氨酯树脂整体流动阻力、结构层用量的不同，灌注聚氨酯树脂的结束时间不一致，可利用各个梁帽区域灌注完成时间的不同，使用较多注胶口进行灌注，并在对应时间关闭对应位置的注胶口13，以更有利于成本控制。此外，还可根据不同部位聚氨酯树脂的需求量、固化速率以及灌注完成时间，以提前关闭灌注装置的混胶阀门，利用大气压强或者设备压力将在线灌注管路中的聚氨酯树脂导入产品区，完成最后灌注，可以减少树脂消耗50至80kg，更有利于成本控制。

实施例2：本实施例提供一种适用于小幅宽梁帽结构的用于聚氨酯树脂传递模塑成型的装置，其结构和成型方法与实施例1基本相同，区别在于：如附图3所示，本实施例的上成型辅助材料铺层中不包括上导流导气介质层7，而是用抽气袋9代替上导流导气介质层7与抽气袋9搭接的结构，抽气袋9的宽度等于或大于型腔12开口面的宽度，即抽气袋9与梁帽同幅宽，以使抽气袋9全部覆盖型腔12的开口面上部或开口面上部的上成型辅助材料铺层，抽气袋9与上成型辅助材料铺层的上有孔隔离膜6或上脱模布层5叠层连接。

按照本发明的成型方法使用本实施例的成型装置的技术方案进行聚氨酯树脂灌注制作小幅宽梁帽，整体时间同样可控制在45至55分钟，优选50分钟，完全满足聚氨酯树脂的窗口期要求。且灌注时间尽在10至20分钟内即可完成。

为了获得更好的梁帽产品，在树脂灌注成型步骤中，对于聚氨酯树脂的固化进行固化过程控制，启动聚氨酯树脂主梁帽的固化制度。即利用多次固化过程中获得的固化参数，形成一个稳定且固化参数不断优化的固化制度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，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技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (26)

1.一种用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，包括

成型模具，包含具有一开口面的型腔，以及分别位于所述型腔的彼此相对两侧的第一平台面和第二平台面，所述第一平台面和第二平台面与所述型腔的内壁相连；

成型辅助材料铺层，所述成型辅助材料铺层铺设于所述型腔的内壁，以及铺设于至少部分所述第一平台面和至少部分所述第二平台面以覆盖所述第一平台面和第二平台面与所述型腔的内壁相连的部分，所述成型辅助材料铺层包括沿所述第一平台面经所述型腔内壁至所述第二平台面铺设的导流导气介质层，以及设于所述型腔上部的所述第一平台面侧的导流导气介质层；

设置于所述型腔的所述第一平台面侧的注胶口，用于向所述型腔灌注树脂；其中，成型辅助材料铺层中铺设在所述第一平台面上的部分包括暴露于所述注胶口的导流导气介质层，以将所述注胶口注入的树脂导流至所述型腔；

设置于所述型腔的所述第二平台面侧的排气口，用于向所述型腔施加负压，以将所述型腔中的气体经由所述导流导气介质层排出；

抽气袋，其设于所述型腔上部的所述第二平台面侧，且与所述型腔上部的所述第一平台面侧的导流导气介质相互配合以覆盖所述型腔的开口面；

真空袋膜，其用于密封所述成型腔和所述成型辅助材料铺层。

2.根据权利要求1所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述型腔的横截面大致呈上宽下窄的梯形，所述梯形的下底边呈弧形。

3.根据权利要求2所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述型腔上部的所述第一平台面侧的导流导气介质层靠近所述第二平台面的一侧与所述抽气袋靠近所述第一平台面的一侧弦向搭接。

4.根据权利要求3所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述导流导气介质层与所述抽气袋搭接位置位于所述型腔上部的中部至所述第二平台面侧。

5.根据权利要求4所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述导流导气介质层与所述抽气袋的弦向搭接的宽度为30毫米至50毫米。

6.根据权利要求5所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述抽气袋的宽度为200毫米至300毫米。

7.根据权利要求6所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述导流导气介质层的宽度＝型腔宽度-抽气袋宽度+100毫米。

8.根据权利要求1所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，用所述抽气袋替代所述抽气袋和所述导流导气介质层相互配合的结合层。

9.根据权利要求8所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述抽气袋的宽度等于或大于所述型腔开口面的宽度。

10.根据权利要求1至9任一项所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述抽气袋包括单向透气膜和设于所述单向透气膜内的至少一层所述导流导气介质层。

11.根据权利要求10所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述抽气袋沿所述型腔的长度方向的轴向设置，所述抽气袋上间隔设有观察口。

12.根据权利要求10所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述单向透气膜的SEM孔径小于400纳米。

13.根据权利要求1所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，任意相邻的两个所述观察口的间隔为10米至20米，所述观察口的直径为5毫米至10毫米。

14.根据权利要求1所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述成型辅助材料层还包括依次叠层铺设于所述导流导气介质层上的脱模布层，所述脱模布的一侧延伸至所述第一平台面侧，另一侧延伸至所述第二平台面侧。

15.根据权利要求1所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述成型辅助材料层还包括有孔隔离膜，其设置于所述导流导气介质层和所述脱模布层之间。

16.根据权利要求1所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述导流导气介质层是低克重的导流网或低吸胶的导流棉。

17.根据权利要求1至8、9至15任一项所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述真空袋膜至少包括相对上下设置的两层真空袋膜，其中一层真空袋膜用于与第一真空管路连接，另一层真空袋膜用于与第二真空管路连接。

18.根据权利要求1所述的用于树脂传递模塑成型的装置，其特征在于，所述第一平台面侧的所述导流导气介质层的宽度为90毫米至110毫米，所述第二平台面侧的所述导流导气介质层的宽度为30毫米至50毫米。

19.用于树脂传递模塑成型的系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至18任一项所述的用于树脂传递模塑成型的装置；及

与所述注胶口连接以向所述型腔进行注胶用的灌注装置；及

与所述排气口连接的抽气除湿装置，其用于向所述型腔施加负压。

20.一种树脂传递模塑成型的方法，其特征在于，使用如权利要求1-18任一项所述的用于树脂传递模塑成型的装置，包括以下步骤：

铺设成型辅助材料铺层：在成型模具的型腔的下部铺设下成型辅助材料铺层，在所述下成型辅助材料铺层上设置结构层，接着在所述结构层上部铺设上成型辅助材料铺层，在所述型腔上部的第二平面侧铺设抽气袋，将所述型腔上部的上成型辅助材料铺层的导流导气介质层与抽气袋相互配合以覆盖所述型腔，以使型腔内的气体能够经由所述上成型辅助材料铺层的导流导气介质层和所述抽气袋排出；

密封树脂传递模塑成型装置：使用真空膜袋对所述型腔和所述成型辅助材料铺层进行密封，以获得一个封闭的环境；

抽气除湿：对完成密封的树脂传递模塑成型装置进行抽气除湿，以排出所述成型装置内的空气；

树脂灌注成型：向完成抽气除湿的树脂传递模塑成型装置中灌注树脂进行模塑成型，得到具有设定形状的模塑产品。

21.根据权利要求20所述的树脂传递模塑成型的方法，其特征在于，在所述铺设成型辅助材料铺层步骤中，所述下成型辅助材料层和所述上成型辅助材料铺层至少包括导流介质层。

22.根据权利要求21所述的树脂传递模塑成型的方法，其特征在于，在所述铺设成型辅助材料铺层步骤中，还包括铺设脱模布层，所述导流介质层和所述脱模布层由铺设面依次叠层铺设。

23.根据权利要求20-22任一项所述的树脂传递模塑成型的方法，其特征在于，在所述铺设成型辅助材料铺层步骤中，还包括铺设位于所述导流介质层和所述脱模布层之间的有孔隔离膜，以方便撕除成型辅助材料层。

24.根据权利要求23所述的树脂传递模塑成型的方法，其特征在于，在所述密封树脂传递模塑成型装置步骤中，使用真空膜袋将所述型腔和成型辅助材料铺层完全密封在所述真空膜袋和所述成型模具之间，以获得封闭的环境。

25.根据权利要求24所述的树脂传递模塑成型的方法，其特征在于，在所述抽气除湿步骤中，采用导出抽气袋或真空膜抽气袋连接抽气袋和排气口，以抽出成型装置内的气体形成真空状态。

26.根据权利要求25所述的树脂传递模塑成型的方法，其特征在于，在所述树脂灌注成型步骤中，使用灌注装置进行在线灌注，以使灌注能够持续进行，避免灌注过程中灌注材料吸潮。

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