一种水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法
阅读说明：本技术 一种水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法 (Construction method of waterborne polyurethane coating on wind power blade ) 是由 罗永键 刘正伟 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法,通过在叶片未灌注树脂前的模具内表面涂装水性聚氨酯涂料,利用上一支叶片模具脱模时的余温或模具的加热设备进行加热,加速水性聚氨酯涂料的干燥,其主要施工流程是在叶片模具内涂装脱模剂；待脱模剂干燥后,在涂有脱模剂的叶片阴模内直接涂装水性聚氨酯涂料；待水性聚氨酯涂料指压干后,在涂料表面铺设玻璃纤维布；然后对叶片阴模进行真空灌注环氧树脂,加热固化；待环氧树脂固化结束后,叶片即可从阴模脱模。本发明提供的水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法,操作简单快速可靠、大大提高了风电叶片的生产效率,并节省了人力物力与能源。(The invention discloses a construction method of a waterborne polyurethane coating on a wind power blade, which comprises the steps of coating the waterborne polyurethane coating on the inner surface of a mold before resin is not poured into the blade, heating by using the residual temperature of the previous blade mold during demolding or heating equipment of the mold, accelerating the drying of the waterborne polyurethane coating, wherein the main construction process is to coat a demolding agent in the blade mold; after the release agent is dried, directly coating a waterborne polyurethane coating in the blade female die coated with the release agent; after the waterborne polyurethane coating is dried by finger pressing, laying glass fiber cloth on the surface of the coating; then, vacuum epoxy resin is poured into the blade female die, and heating and curing are carried out; and after the epoxy resin is cured, the blade can be demoulded from the female die. The construction method of the waterborne polyurethane coating on the wind power blade, provided by the invention, is simple, rapid and reliable to operate, greatly improves the production efficiency of the wind power blade, and saves manpower, material resources and energy.)
技术领域
本发明涉及风电叶片涂装技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法。
背景技术
由于风电叶片的工作环境一般是海边或者多风沙的沙漠地带，会经受大气腐蚀、紫外线、沙尘、雷电、暴雨、冰雪的侵蚀，因此，对用于保护叶片基材的叶片涂料显得尤为重要。
目前行业内常见的风电叶片成型工艺主要步骤如下：
1.叶片阴模内涂装脱模剂；
2.在叶片壳体阴模内铺设玻璃纤维布；
3.真空灌注环氧树脂并加热固化；
4.固化结束后，叶片脱模；
5.脱模后进行叶片壳体涂装工艺详细步骤如下：
5-1叶片壳体机械打磨(目的是对基材进行处理，去除脱模剂，磨平局部缺陷，增加粗糙度)；
5-2喷涂/滚涂涂装水性聚氨酯涂料；
5-3待第一道涂层指压干/硬干后在进行第二道复涂；
5-4重复涂装，道数达到设计膜厚时涂装结束；
5-5等待涂层固化(一般为室温固化，耗时较长，可打磨时间超过12小时，完全固化超过7天)；
现有工艺在叶片表面涂装水性聚氨酯涂料，需要考虑适合滚涂的粘度，往往需要加入水稀释，若不加水稀释，涂料粘度高会导致施工操作困难且严重影响外观，无法流平，若加水稀释量过多，则会流挂，并且稀释后一次涂装的干膜厚度也随之降低，现有工艺一次涂装完成的干膜厚度约为30-80um，单次涂装厚度不能厚，因为涂层中水分挥发前，不可以复涂，因此，为了达到一定的厚度则需要多次施工，并等待上一道涂料的干燥，从而大大增加了施工时间。而且，涂层后固化干燥时间受温湿度以及通风影响大，在常温下达到指压干约为3小时，可打磨的时间超过12小时，完全固化甚至超过7天。
针对现有聚氨酯涂料在风电叶片上的涂覆工艺，耗时长、效率低下的问题，目前亟需一种新的风电叶片表面涂层的涂覆方法以提高风电叶片的生产效率。
发明内容
针对上述现有技术中风电叶片上涂层涂覆工艺中存在的问题，本发明提供一种水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法，可以大大提高风电叶片的生产效率，节省人力物力。
为了达到上述目的，本发明提供一种水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法，通过在叶片灌注树脂前的模具内表面涂装水性聚氨酯涂料，利用前支叶片模具脱模时的余温或模具的加热设备进行加热，加速水性聚氨酯涂料的干燥。
进一步的，所述主要施工工艺流程包括：
1.涂装脱模剂，对叶片阴模的内表面进行涂装脱模剂；
2.涂装水性聚氨酯涂料，待脱模剂干燥后，在涂有脱模剂的叶片阴模内直接涂装水性聚氨酯涂料；
3.铺设玻璃纤维布，待水性聚氨酯涂料指压干后，在涂料表面铺设玻璃纤维布；
4.真空灌注环氧树脂，加热固化；
5.叶片脱模，待环氧树脂固化结束后，叶片即可从阴模脱模。
进一步的，所述水性聚氨酯涂料利用模具余温进行干燥时的温度在15-70℃之间。
进一步的，所述涂有脱模剂的阴模内还可涂装耐候性较好的防护层。
进一步的，所述水性聚氨酯涂料涂装后，还可进行底漆的涂装。
本发明提供的水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法，通过在叶片模具内直接涂装水性聚氨酯涂料，利用上一支叶片模具脱模时的余温或模具的加热设备进行加热，加速水性聚氨酯涂料的干燥，操作简单快速可靠，提高了风电叶片的生产效率。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
本实例通过在叶片未完成前的模具内表面涂装水性聚氨酯涂料，利用前支叶片模具脱模时的余温或模具的加热设备进行加热，加速水性聚氨酯涂料的干燥，大大提高了风电叶片的生产效率。
本实例提供的水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法，具体的操作步骤如下：
1.涂装脱模剂
通过对叶片阴模的内表面进行涂装脱模剂，待脱模剂干燥后再进行下一步操作。
2.涂装水性聚氨酯涂料
脱模剂干燥后，可在涂有脱模剂的叶片阴模内直接涂装水性聚氨酯涂料，可通过滚涂、喷涂或刮涂的方式，这里优先选用滚涂的方式，涂装时无需添加稀释剂，并尽可能厚地将水性聚氨酯涂料均匀的涂装在叶片阴模内表面，无需考虑湿膜的外观。
这里特别要指出的是，水性聚氨酯涂料在进行干燥时，由于叶片模具一般都具备电加热或其他加热设备，在叶片生产过程中，上一步真空灌注完环氧树脂后，会开启模具的加热设备加速固化，叶片顺利脱模后，模具的加热设备关闭，但此时模具还具有一定的余温，由于环境温度差异、模具搁置时间与加热时设置的温度不同，模具余温一般在15-70℃之间，其具体温度值在具体实施时可进行测量，此时在带有余温的模具上直接涂装水性聚氨酯涂料，可加速水性聚氨酯涂料的干燥，操作简单快速可靠，节约了能源消耗，提高了风电叶片的生产效率。
具体实施中，由于生产第一支叶片时，模具没有温度，此时可适当使用模具的加热设备辅助进行加热，在后续的生产过程中，若有需求也可适当使用模具的加热设备进行加热。
这里作为举例，施工时模具温度范围在15-70℃之间，作为优选，最佳温度在35-50℃。
水性聚氨酯涂料的粘度一般在60ku以上，施工方法为滚涂，喷涂，刮涂等等。其涂布量根据实际膜厚需求决定，作为举例，本实例中水性聚氨酯涂料湿膜厚度在100um以上。
这里基于正常的水性聚氨酯涂料施工步骤，至少需要滚涂两次水性聚氨酯涂料，才能达到本实例提供的方法的效果。
本实例提供的方案利用上一支叶片模具脱模时的余温，来加速水性聚氨酯涂料的干燥时间，这样利用模具脱模的涂装方式，可以省略现有技术中的大部分步骤，省去大量时间，加快施工进度，从而大大降低叶片生产成本，加速叶片生产流转速度。
作为举例，本实例中利用模具脱模时余温的温度在15-70℃，适合该工艺的最佳温度约为35-50℃。
3.铺设玻璃纤维布
待水性聚氨酯涂料指压干后可在涂料表面铺设玻璃纤维布。
作为举例，在最佳温度35-50℃下进行干燥时，水性聚氨酯涂料指压干约需一个小时。
4.真空灌注环氧树脂，加热固化
这里真空灌注的具体实施方式为本领域技术人员所熟知，这里不再赘述。
5.叶片脱模
待环氧树脂固化结束后，叶片即可从阴模脱模，施工结束。
现有技术在叶片脱下模具这一步骤后，因上一步对环氧树脂的加热，导致模具与固化后的树脂(玻璃钢材料)依旧带有温度(15-70℃)，此时不能直接趁热脱下模具，因为高温下会使叶片(玻璃钢材料)与模具之间有粘膜现象，可能导致脱模失败或玻璃钢外观严重缺陷，需要等待其降至室温后才能继续施工。
使用本实例提供的方案可无需等待叶片降温便可直接脱模(常规的生产流程需等待其自行冷却2-10小时)，因为已有水性聚氨酯涂层与模具接触，而非玻璃钢与模具接触，带温度(15-70℃)可进行直接脱模，所以不会造成叶片与模具粘膜。
作为举例，在水性聚氨酯涂料粘度在60ku以上，不添加稀释剂进行涂装，涂布量湿膜厚度300um以上，在模具上施工的温度约为15-70℃(优选为35-50℃)，叶片成功脱模后，叶片玻璃钢表面已有一道膜厚不低于150um的水性聚氨酯涂层，其外观只取决于叶片阴模具内表面的平整度。
在上述方案的基础上，本实例还可在涂装水性聚氨酯涂料之前，对涂有脱模剂的阴模内涂装耐候性较好的涂层，用于增加水性聚氨酯涂料的耐候性。
同时，在涂装水性聚氨酯涂料后，待其指压干后，可再进行一层底漆的涂装，用于增加水性聚氨酯涂料和风电叶片之间的附着力，延长风电叶片的使用寿命。
基于上述原理，本实例提供的施工方法在具体应用时，具体实施例如下：
首先对叶片阴模的内表面进行涂装脱模剂；
待脱模剂干燥后，可在涂有脱模剂的叶片阴模内直接涂装水性聚氨酯涂料，由于是在叶片模具内直接涂装，叶片外观最终取决于模具表面平整度，而不取决于涂层涂装外观，因此涂装水性聚氨酯涂料无需稀释或者几乎不需要稀释，流平和外观要求会大幅降低，因此间接提升了单次涂装的涂膜厚度，单道干膜厚最高可达150～200um，显著减少了施工时间，大幅提高了叶片的生产效率，最终叶片脱模后涂装外观与叶片阴模光滑内表面保持一致，比传统工艺涂装外观质量有大幅提升；
待水性聚氨酯涂料指压干后，可在涂料表面铺设玻璃纤维布；
真空灌注环氧树脂，加热固化，这里水性聚氨酯涂层受叶片阴模预热，约35到50℃之间加速了水分挥发，因此加速了涂层初始的固化速度，从而减少了涂层指触干/指压干时间，使达到指压干仅需1小时，大大减少了涂装复涂间隔时间，提高了叶片涂装效率；
待环氧树脂固化结束后，叶片即可从阴模脱模，本实例中在玻璃钢成型过程中，叶片玻璃钢加热固化，同步固化了水性聚氨酯涂料，叶片脱模即涂层完全固化，因此大大提高了叶片出厂流转效率。
相对于现有技术在叶片脱下模具后，因上一步对环氧树脂加热，导致模具与固化后的树脂(玻璃钢材料)依旧带有温度(15-70℃)，此时不能直接趁热脱下模具，因为高温下会使叶片(玻璃钢材料)与模具之间有粘膜现象，可能导致脱模失败或玻璃钢外观严重缺陷，需要等待其降至室温后才能继续施工，常规的生产流程需等待其自行冷却2-10小时；从而影响整个风电叶片的生产效率。
而本方案因已有水性聚氨酯涂层与模具接触，而非玻璃钢与模具直接接触，故可带温度(15-70℃)直接脱模，不会对产品造成任何影响，从而无需等待叶片降温便直接脱模(即无需等待其自行冷却2-10小时)，可有效提高风电叶片的生产效率。
本发明提供的水性聚氨酯涂料在风电叶片上的施工方法，通过在叶片模具内直接涂装水性聚氨酯涂料，并利用叶片模具脱模时的余温(如15-70℃)加速水性聚氨酯涂料的干燥，操作简单快速可靠，后续无需等待叶片降温便直接脱模，提高了风电叶片的生产效率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。