用于模制风力涡轮机叶片的方法和模具技术

本发明专利技术描述了一种用增强材料和基体材料模制风力涡轮机叶片（1）的模具（2），该模具（2）包括固态不沾衬里（3），并且其中所述不沾衬里（3）的材料性质被选择成防止基体材料与模具（2）的不沾衬里（3）结合。本发明专利技术还描述了一种在模具（2）中模制风力涡轮机叶片（1）的方法，该方法包括步骤：向模具（2）的内表面（20）施加固态不沾衬里（3）；在不沾衬里（3）上组装用于风力涡轮机叶片（1）的增强材料敷层（10）；在增强材料敷层（10）的各层中分布基体材料；执行固化步骤，以使基体材料硬化，并且随后从模具（2）中移走固化的风力涡轮机叶片（1）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术描述了一种模制风力涡轮机叶片的方法、用在风力涡轮机叶片模制工艺中的膜和该膜在模制风力涡轮机叶片中的用途。
技术介绍
闭式模具铸造技术被广泛用来制造必须轻而且坚固的大型部件，例如风力涡轮机叶片。这样的部件可被制成为复合物，其组成材料包括被基体材料全部接合或结合的数层刚性或半刚性增强材料(给部件赋予其结构稳定性)。增强材料可以是一些适当的轻质柔性材料，诸如玻璃或碳纤维垫。各层被构造或铺设在适当成形的模具中，垫的各层与适当基体材料结合，并在模具中固化，以得到纤维增强聚合物，玻璃增强塑料等。此方法描述于EP I310 351A1 中。 为了便于在固化之后释放成品部件，模具通常用脱模剂，如适当的蜡敷涂，使基体材料不与模具结合，这使在不损坏任一者的情况下从模具中移走部件，不是有效可行的。在铺设之前，脱模剂被施加到模具。已知的脱模剂是聚乙烯醇，硅酮蜡、滑蜡等。脱模剂必须以均匀厚度施加到整个模具内表面，以便确保硬化后部件的平滑外表面。然而，施加脱模剂以满足这些要求并不容易，并且如果被不适当地施加，则不均匀的脱模剂层可导致不均匀或有波纹的叶片表面。而且，通常使用的脱模剂的类型包含易挥发溶剂，其对暴露于它们中的任何人产生健康危害。必须使用此脱模剂的另一主要缺点是在固化之后，脱模剂的硬化残余物可附着到就位的叶片。这些残余物必须被移走，使得可以完成叶片的表面。再次，这可能是耗成本的工序，由于在可以执行最后的喷漆步骤之前，风力涡轮机叶片必须绝对没有任何残余物。因此，脱模剂的残余物必须在耗时的工序如擦洗或喷沙工序中被移去，增加了制造的总体成本。在现有技术已知的模制技术中，如真空辅助树脂传递模制(VARTM)，小气袋或气泡可陷入在粘性或打蜡的脱模剂层和纺织层的外区域之间。在成品过程中，这些气袋可打开，以“针孔”出现在叶片的外表面上。由于针孔导致在喷漆之后有明显的表面不规则，因此必须在耗时且费用高的另外的步骤中通过手工施加填孔物来修复。因此，这样的针孔缺陷被认为是极其不希望的。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是要提供一种通过模制来制造风力涡轮机叶片的改进方式，从而克服了上文提到的问题。本专利技术的这个目的是通过权利要求I所述的用于模制风力涡轮机叶片的模具、权利要求7所述的模制风力涡轮机叶片的方法和权利要求10所述的此模具在模制风力涡轮机叶片的方法中的用途来实现的。根据本专利技术的用增加材料和基体材料来模制风力涡轮机叶片的模具包括固态不沾衬里，其中不沾衬里的材料性质被选择成防止基体材料与模具的不沾衬里结合。在用于形成复合物模具的背景下，基体材料是用来结合并支撑增强层的物质。在现有技术的模制技术中，正如上文已描述的，基体材料还结合到模具，除非使用了脱模剂。根据本专利技术的模具的一个明显优点在于，固态不沾衬里使得不需要脱模剂，且在固化后，风力涡轮机叶片可被容易地从不沾衬里拆开。因此，在时间和成本上可实现节约，由于不需要将时间花在要求严格的脱模剂层的施加上，并且对于健康问题而言，工作人员不需要暴露到任何溶剂烟气中。而且，在固化并从模具中拿出来之后，叶片的表面没有任何有问题的脱模剂的残余物，且基本准备好用于最后的成品步骤，诸如喷漆。同样，固态不沾衬里有利地抑制了气袋陷入在部件的外表面上，使得基本阻止不发展成针孔。这些积极方面可节省大量时间和费用，同时允许以高质量的外表面制造叶片。根据本专利技术，在模具中模制风力涡轮机叶片的方法包括步骤向模具的内表面施加固态不沾衬里；在不沾衬里上组装用于风力涡轮机叶片的增强材料敷层，该不沾内部衬里优选没有任何脱模剂；在增强材料敷层的各层中分布基体材料；执行固化步骤，以使基体材料变硬，并且随后从模具中移走固化的风力涡轮机叶片。本专利技术特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如在下文的描述中揭示 的。可根据需要组合各实施例的特征，以得到另外的实施例。下文中，术语“织物层”应被理解为表示铺设在模具中的增强材料层，且铺设时可包括基体材料在内。替代性地，可在铺设增强材料层之后加入基体材料(通常仅称为“环氧树脂”或仅称为“树脂”)。在不沾衬里的背景下，所用术语“固态”的含义用来表示不沾衬里并非蜡态或其它半固态材料，以便将其与现有技术中手工施加以敷涂模具内部的任何脱模剂完全区分开。在本专利技术的一个特别优选的实施例中，固态不沾衬里包括聚四氟乙烯(PTFE)材料层，诸如Teflon (特氟龙)，它是DuPont (杜邦)公司的注册商标。固态不沾衬里可只被施加到模具的内表面一次，然后可使用多次，不必更换不沾衬里。Telfon和类似不沾材料可用在许多不同的产品类型中，并且可以各种方式施加。例如，Teflon可在预制造的片或带中提供，或甚至作为喷雾提供。根据本专利技术模具的内表面因此可喷射有不沾物质，以得到满意的平滑衬里。替代性地，在本专利技术的另一优选实施例中，不沾材料可以以在底面有粘合剂涂层的形式提供，该粘合剂表面可附着到模具的内表面，使不沾表面朝外。根据本专利技术的方法可用于在固化之前在模具中铺设各层的任何模制技术。例如，基本中空的风力涡轮机叶片可通过单独模制两半个外壳形成，在固化之后，通过在前边缘和后边缘用胶粘在一起来接合。该结构可通过结合到半个外壳的内表面的一个或多个横梁而被赋予另外的支撑。然而，由于不同的材料性质，如半个壳体弹性模量和用来沿整个长度将它们进行结合所使用的胶，确保胶粘接合处的满意质量可能很难。在风力涡轮机叶片的情况下，由于可作用于叶片上的极限力的结果，这些胶接合存在潜在弱点，最终可破裂或打开。因此，在本专利技术的一个特别优选的实施例中，模具包括用于以整体制造风力涡轮机叶片的闭式模具，具有至少第一模具部分和第二模具部分，在固化步骤中，它们可以气密方式接合在一起。优选地，第一和第二模具部分两者都包括固态不沾衬里。织物层然后可铺设在模具中，也许还如EP I 310 351A1中描述，使用内模具，以得到叶片的附加结构支撑。在闭式模具方法中，织物层可绕核心或心轴设置，然后整个结构可封装在模具中。在固化后，模具打开，可取出变硬的风力涡轮机叶片。使用此方法，可以制造大型中空部件，如整体式的风力涡轮机叶片，而没有任何潜在的临界胶接合。在一种方法中，复合物敷层可包括预浸材料层，其中增强材料层已经用基体材料，如热固化聚合物或任何适当环氧树脂浸透或浸泡。为了固化各层，热可被施加到模具。为此目的，模具优选包括加热元件，例如埋入在模具体中的加热丝或线圈。在固化之前，通常从闭式模具中吸出空气，使材料层膨胀，以填充模具，并压在模具的内表面上，因此确保成品部件的平滑外表面。为此目的，闭式模具优选包括气密密封，以便于形成满意的真空。在本专利技术的一个特别优选的实施例中，模具被实现为用在真空辅助树脂传递模制(VARTM)工艺中，其中热固聚合物或环氧树脂被抽吸或吸入到闭式模具中，基本均匀地在增强材料层周围分布。在另一优选实施例中，模具则优选包括喷射入口，用于将基体材料喷射到闭式模具中；和真空抽取出口，用于施加真空以将基体材料分配到增强材料敷层的各层中。喷射入口(或树脂入口)可位于比真空抽取出口更低的水平面上，抽取出口通常位于模具高处，使得当树脂被迫进入闭式模具中时，待抽吸的空气可向上上升。通常，闭式模具在闭合之后，被放置在垂直位置，使树脂可最佳地从模具底部的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H施蒂斯达尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：