[发明专利]一种采用拉挤工艺制造的单向片材制造风机叶片主梁或辅梁的方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种风机叶片主梁的制备方法，具体涉及一种通过玻璃钢拉挤成型工艺制造片材，采用片材来制造叶片主、辅梁用的方法。

背景技术

中国风电行业从2005年开始，经过9年的快速发展，风力发电机组产品得到了快速丰富，机型已经有几十种。其覆盖的风场从超一类到弱四类。

连云港中复连众复合材料集团有限公司研发生产的风力发电机组上的风轮叶片。长度由31米延伸到了75米。随着叶片长度的增长，载荷的增大，玻纤材料从普通纤维用到了高模量纤维，再到碳纤维。当叶片在一定额定风电机组功率下不断的增长，叶片的变形与根部连接的可靠性对机组的运行产生了关键影响。

叶片受载变形：主要是要避免变形后的叶片尖部撞击风电机组的塔筒。现在业内的一般处理方法是使用高模量的纤维，或者碳纤维来减少叶片的变形使得净空（叶片尖部距离塔筒的空间）增大，而且降低叶片总重。

但是碳纤维的价格居高不下，作为风电机组的部件生产商很难消化此成本。而且碳纤维叶片的生产难度非常高，质量控制非常难把握。另外一方面，高模量纤维的价格比起碳纤维的价格是低了不少，但是其价格现在有不断上升的趋势，相比碳纤维材料，对于降低叶片重量的贡献还是有限。综合考虑，高模量纤维的使用也受到了一定的限制。

并且现在采用的真空灌注成型工艺和预浸料成型工艺制备风机叶片大梁或辅梁，很难控制碳纤维的皱褶和层间的气泡，影响着风机叶片的质量。

发明内容

发明目的：本发明的目的，是为了克服现有技术制备风机叶片大梁或辅梁，存在的叶片重量大，成本高，质量控制难，易出现皱褶和层间的气泡等质量问题，提供一种工艺设计合理，可操作性强，成本低，质量易控制的叶片主、辅梁制备方法。采用本发明提供的方法制备得到的风机叶片主、辅梁，重量轻，质量优，不会出现皱褶和层间气泡等问题。

技术方案：为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

（a）拉挤出单向纤维的片材； 

具体方法为：

准备好拉挤设备、模具、加热系统；

将纤维通过除湿系统进行脱水处理，得到干燥过的纤维，备用；

将脱水干燥处理后的纤维牵引通过恒温胶槽浸润胶液；然后将浸润过胶液的纤维牵引穿过矩形拉挤模具空腔，然后进入加热固化模具，得到矩形截面片材；

（b）修整处理片材表面；

（c）取步骤（b）制得的拉挤片材，定长切断，按照一定的顺序铺设在叶片大梁或辅梁模具上；具体方法为：

将模具清理干净；

在模具表面铺设导流网；

在模具表面导流网上铺设脱模布，然后再铺设片材，且相邻层铺设不同宽度的片材，以将相邻层内的接缝错开；（由于叶片的大梁或辅梁不止一层，且总宽度为若干块片材，因此在制备时，将相邻层片材的接缝处错开，有利于增加牢固程度，防止断裂）

按照设计要求，在相邻两层片材中间放入一层低面密度的玻璃织物；

如此循环完成铺设；

（d）在大梁或辅梁模具上铺设导流系统，使用真空灌注方法生产大梁或辅梁，使得所有的片材形成一个大的整体，具体方法为： 

在步骤（c）铺设完成的大梁或辅梁上依次铺设脱模布、导气管、带孔薄膜、VAP薄膜、吸胶毯、导流网和导流槽，然后在整个大梁或辅梁模具上铺设真空薄膜，真空薄膜边缘用密封胶条密封；

然后抽真空后，向导流系统内注入树脂，使树脂浸满片材；

树脂注射完毕后，用螺旋管在吸胶毯上滚压，使吸胶毯吸掉多余的树脂；

加热固化树脂、成型;

脱模、修整。

作为优选方案，以上所述的采用拉挤工艺制造的单向片材制造风机叶片主梁的方法，步骤（c）所述的低面密度的玻璃织物的纬度方向为玻璃纤维，或者低面密度的玻璃织物含有±45°方向的玻璃纤维。

本发明通过大量实验研究，在相邻两层片材中间设置一层低面密度的玻璃织物，这样可大大提高片材间的粘接性能和树脂流动性能，从而可以使树脂充分浸满整个片材之间，提高片材之间的粘结性能，提高强度，并且树脂能够充分填充满片材之间，从而不会出现层间的气泡等问题。并且本发明采用优选拉挤工艺制备得到的无碱玻璃纤维片材，具有降低叶片产品成本和降低叶片重量的双重优点，另外采用拉挤工艺制备得到碳纤维片材，可以避免现有技术出现的褶皱等质量问题，并且具有优异的拉伸强度和弹性模量，可大大提高叶片的牢固程度和使用寿命，并且可从可减少叶片材料使用量，叶片不易变形。