阅读说明：本技术 一种风力发电机叶片用模内胶衣的涂装成型方法及风力发电机叶片成型方法 (Coating forming method of in-mold gel coat for wind driven generator blade and wind driven generator blade forming method ) 是由 刘正伟 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种风力发电机叶片用模内胶衣的涂装成型方法及叶片成型方法,本方案在模内胶衣涂装成型时,首先在与风力发电机叶片吻合的模内胶衣成型模具内直接涂装成型模内胶衣；接着,将模内胶衣从模内胶衣成型模具中脱模,并转移至叶片成型模具中,以进行叶片灌注。本方案能够避免模内胶衣成型时对叶片成型模具的占用,大大提高叶片成型模具的使用效率,继而可提高风力发电机叶片的生产效率,降低生产成本。(The invention discloses a coating forming method of an in-mold gel coat for a blade of a wind driven generator and a blade forming method, when the in-mold gel coat is coated and formed, firstly, the in-mold gel coat is directly coated and formed in an in-mold gel coat forming mold matched with the blade of the wind driven generator; the in-mold gel coat is then released from the in-mold gel coat forming mold and transferred to the blade forming mold for blade infusion. According to the scheme, occupation of the blade forming die during formation of the in-die gel coat can be avoided, the use efficiency of the blade forming die is greatly improved, the production efficiency of the blades of the wind driven generator can be improved, and the production cost is reduced.)

一种风力发电机叶片用模内胶衣的涂装成型方法及风力发电 机叶片成型方法

技术领域

本发明涉及风力发电机叶片成型技术，具体涉及用于风力发电机叶片的模内胶衣成型技术。

背景技术

目前风力发电机非金属复合材料叶片(以下简称：叶片)的成型工艺是以铺设纤维织物加真空灌注环氧树脂为主，同时为满足叶片气动特性要求的光滑表面，固化成型脱模后的叶片修型完成后，需要进行表面涂料的涂装，这一过程需要对基体进行多次的涂装及打磨，这需要耗费大量时间进行施工作业及等待涂层干燥，并且打磨这一工序不仅耗时耗力，而且会产生大量粉尘，危害操作人员身体健康，污染施工环境。

对此，业内有人提出了使用“模内胶衣”(即一种液体涂料，其覆涂于叶片模具内并且在叶片灌注成型后能伴随叶片从模具上脱离的涂层)这一解决方案。

目前常规的模内胶衣施工方式为：

a.在叶片模具(阴模)上粘贴脱模纸或施工脱模剂；

b.在滚涂好脱模剂的模具(阴模)上施工模内胶衣，施工时间在1-3小时，一般为2小时；

c.待模具内施工好的模内胶衣干燥，此过程约1-3小时，约2小时；

d.在干燥后的模内胶衣上铺设纤维织物，并真空灌注环氧树脂；

e.环氧树脂灌注完成且叶片固化成型后，待模具内叶片冷却后进行脱模操作；

f.叶片修型，模内胶衣表面找补打磨，面漆涂装。

此工艺方案引入的模内胶衣虽然能在一定程度上减少叶片后处理的工序，降低叶片后处理时间，但是在仍有不少缺点。

这里存在的缺点主要集中如下几点：

(1)模具上脱模剂的使用使得模内胶衣脱模后仍需对基体进行打磨处理，难以避免打磨施工带来的负面影响。

(2)占模(占用叶片成型模具)时间长，众所周知一套叶片成型模具价值约在人民币数百万元，现有模内胶衣的施工及干燥需使模具被占用较长，影响模具使用率，从而使生产效率大大降低，难以满足出货需求。

(3)脱模难度大，现有模内胶衣并不能在叶片灌注固化完成后进行脱模，即不能进行高温脱模，这就需待叶片及模具冷却至常温后，才能进行脱模作业，这使得叶片占模时间进一步延长；并且在常温脱模时，模内胶衣脱模并不完整，并不能完全从模具上脱覆至叶片表面，这就对脱模后叶片表面的处理提出了更高的要求。

(4)在模内胶衣涂层的组成方面，传统模内胶衣普遍采用环氧或者聚氨酯材质，由于占模时间及施工性能的问题，传统模内胶衣涂层普遍采用一道施工。且由于在模具内直接施工，其涂层厚度并不可控，由此对于后期叶片的保护方面，存在一定风险。

发明内容

针对现有风力发电机叶片用模内胶衣的成型方案所存在的问题，需要一种高效的风力发电机叶片用模内胶衣的成型方案。

为此，本发明的目的在于提供一种风力发电机叶片用模内胶衣的涂装成型方法，其能够避免模内胶衣成型时对叶片成型模具的占用，大大提高叶片成型模具的使用效率；再者，本发明还进一步提供一种风力发电机叶片的成型方法，以提高风力发电机叶片的生产效率，降低生产成本。

为了达到上述目的，本发明提供的风力发电机叶片用模内胶衣的涂装成型方法，包括：

在叶片成型模具体外，在与风力发电机叶片吻合的模内胶衣成型模具内直接涂装成型模内胶衣；

将模内胶衣从模内胶衣成型模具中脱模，并转移至叶片成型模具中，以进行叶片灌注。

进一步的，所述成型方法还包括模内胶衣成型模具制备步骤，包括：

叶片脱模修型完成后，在叶片表面形成一层脱模层；该脱模层由整体粘覆的一层脱模纸或一层脱模剂层构成；

在粘覆脱模纸或施工脱模剂的叶片上使用环氧树脂及纤维织物进行模内胶衣成型模具的制备，待模内胶衣成型模具固化成型完成后，将模具从叶片上脱离。

进一步的，制备模内胶衣成型模具的过程如下：

(1)将环氧树脂各组分混合均匀，并充分浸润纤维织物；

(2)将充分浸润的纤维织物平整、均匀的铺设在具有脱模层的叶片表面上；

(3)排尽待制备成型的模内胶衣成型模具中的空气；

(4)模内胶衣成型模具固化成型。

进一步的，所述步骤(4)中可使用加热烘烤的方式加速环氧树脂中环氧基团与胺基基团反应速率，从而加速模内胶衣成型模具固化成型，或者自然干燥的方式使环氧树脂中环氧基团与胺基基团反应固化，使模内胶衣成型模具固化成型。

进一步的，制备模内胶衣成型模具时所采用的环氧树脂，可被硬质聚氨酯、塑料或类性质的刚性材料代替。

进一步的，所述成型方法基于模内胶衣成型模具接涂装成型模内胶衣时，包括：

在模内胶衣成型模具内形成脱膜层；

在具有脱膜层的模内胶衣成型模具内施工液体型模内胶衣，形成预制膜；

待预制膜干燥成型后，将成型的模内胶衣预制膜从模内胶衣成型模具上揭下，并转移至叶片成型模具中。

进一步的，所述模内胶衣成型模内的脱膜层由施工的脱模剂形成或由粘覆的脱模纸形成。

进一步的，所述形成的模内胶衣为一层聚氨酯层。

进一步的，所述形成的模内胶衣由聚氨酯层和覆盖聚氨酯层表面的硬质层构成。

进一步的，所述形成的模内胶衣由聚氨酯层和覆盖在聚氨酯层上的表面浸润剂层构成。

进一步的，所述形成的模内胶衣由聚氨酯层，覆盖聚氨酯层表面的硬质层以及覆盖在硬质层上的表面浸润剂层构成。

进一步的，所述形成的模内胶衣由聚氨酯层和覆盖聚氨酯层表面的导流层构成。

进一步的，所述形成的模内胶衣由聚氨酯层，覆盖聚氨酯层表面的硬质层以及覆盖在硬质层上的导流层构成。

进一步的，所述模内胶衣的涂装成型方法还包括将叶片上有特殊防护要求部位的防护涂层内置的步骤，使得防护涂层与模内胶衣同时施工、同时成型、同时转移、同时灌注并脱模，最终同时出现于叶片表面。

进一步的，所述模内胶衣预制膜可采用一段或多段制备形式。

为了达到上述目的，本发明提供的风力发电机叶片成型方法，包括：

将在叶片成型模具外预制成型的模内胶衣直接放置到叶片成型模具中；

对放置预制成型的模内胶衣的叶片成型模具进行灌注成型。

进一步的，所述风力发电机叶片成型方法还包括基于叶片翻模形成的模内胶衣成型模具预制模内胶衣的步骤。

本发明提供的模内胶衣涂装成型方案具有如下优点：

1、叶片占模时间由传统型的四小时以上锐减为零小时，可做到模内胶衣成型过程不占叶片成型模具；

2、模内胶衣涂层体系设计取材范围增加，由传统的聚氨酯型或环氧型单涂层增加为多种类、多涂层；同时可将前缘或叶尖的油漆或胶衣类保护涂层内置，实现与模内胶衣同时涂装；

3、基于预制模内胶衣成型的叶片极易脱模，脱模成功率大大提高，同时大大降低对叶片成型模具的脱模施力强度，提高叶片成型模具的使用寿命；

4、基于预制模内胶衣可实现叶片的仿生效果，能较为简单的施工出气动效果更佳的涂层；

5、简易的模内胶衣成型模具使用使得模内胶衣涂层与叶片灌注时使用的模具形状一致，这可使模内胶衣预制膜与叶片完美贴合，不会存在长期的、微小的应力使其发生界面形变；

6、基于预制模内胶衣成型的叶片从叶片成型模具中脱模时，可在高温情况下进行，无需等待其降至常温，大大提高模具使用效率，提高叶片产量；

7、本方案中的模内胶衣成型模具翻模成本低廉，实现模内胶衣在叶片成型模具外的预制，避免模内胶衣在叶片成型模具内涂装施工成型的工序，具有极高的经济价值。

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，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。

现有风力发电机非金属复合材料叶片所使用的模内胶衣为能够很好地与叶片贴合，同时便于施工，现有模内胶衣都是直接在叶片成型模具内涂装施工成型，但是该方式存在诸多的问题，具体见背景技术部分内容。

对此，本实例给出一种风力发电机非金属复合材料叶片所使用的模内胶衣全新的涂装成型方案，该方案摒弃现有模内胶衣需要在叶片成型模具内涂装施工成型的方案，创新的采用模内胶衣预制方案，其通过构建与风力发电机叶片吻合的模内胶衣成型模具，并据此在叶片成型模具体外，对模内胶衣进行预制；接着，将模内胶衣从模内胶衣成型模具中脱模，并转移至叶片成型模具中，以进行叶片灌注。

该方案通过翻模形成简易的模内胶衣成型模具来进行模内胶衣预制，有效避免现有方案中模内胶衣成型时对叶片成型模具的占据时间，提高叶片成型模具使用率，提升叶片生产效率，降低生产成本。

并且基于方案，除了能够满足传统胶衣对于叶片基体的基础防护能力外，同时能够实现模内胶衣涂层厚度可控化、涂层材料多样化、涂层材质配套可自选，给予更高的可选择度，以应对不同工况风场的叶片运行工作环境。其次，能大大减少叶片后处理工序及施工时间，实现叶片脱模后，表面免打磨或者少打磨，节省工作量。

以下具体说明一下本方案的具体实施过程。

本方案在实施，首先构建简易的模内胶衣成型模具。

本实例中模内胶衣成型模具基于脱模修型后的叶片进行翻模形成，主要包括如下步骤：

(1)叶片脱模修型完成后，在叶片表面整体粘覆一层脱模纸或施工脱模剂；

(2)在粘覆脱模纸或施工脱模剂的叶片上使用环氧树脂及纤维织物进行叶片简易阴模(即模内胶衣成型模具)的制备，并待叶片简易阴模(即模内胶衣成型模具)固化完成后，将叶片简易阴模(即模内胶衣成型模具)从叶片上脱离。

这在进行叶片简易阴模制备操作的过程如下：

(21)将环氧树脂各组分混合均匀，并充分浸润纤维织物；

(22)将经过充分浸润的纤维织物平整，均匀的铺设在粘覆脱模纸或施工脱模剂的叶片表面；

(23)将要制备的模内胶衣成型模具中的空气排尽，这里可使用按压或者抽真空的方式来排尽空气；

(24)待模内胶衣成型模具固化成型。

这里可使用加热烘烤的方式加速环氧树脂中环氧基团与胺基基团反应速率，从而加速模内胶衣成型模具固化成型，或者自然干燥的方式使环氧树脂中环氧基团与胺基基团反应固化，使模内胶衣成型模具固化成型。

本实例在制备叶片简易阴模时，所采用的材料并不限于环氧树脂及纤维织物，可以采用其他性能相同或相近的材料，如可采用硬质聚氨酯、塑料等刚性材料。

这里对简易模内胶衣成型模具进行脱模时，其脱模温度为-20℃至100℃的温度，优选为30℃至80℃。

再者，鉴于叶片长度较长，体积较大，所制备的简易模内胶衣成型模具可选择一段或多段完成。

另外，本叶片简易阴模(即模内胶衣成型模具)可在其内侧形成有相应的气动仿生设计结构，这样使得据此叶片简易阴模(即模内胶衣成型模具)所预制而成的模内胶衣预制膜表面具有不同的外观形态，继而具备不同的气动仿生功能。

这里需要指出的在进行简易模内胶衣成型模具翻模制备时，其所采用到的翻模材料及方法并不限于上述的具体材料和具体步骤，也包含类似性能的衍生材料及衍生步骤。

在具体实现时，简易模内胶衣成型模具的翻模并不受限于叶片的外形尺寸，对于任意形态的叶片均可进行翻模施工。

接着，在完成模内胶衣成型模具构建后，据此进行模内胶衣预制。

这里进行模内胶衣预制的过程主要包括如下步骤：

(1)在模内胶衣成型模具内形成脱膜层。

这里的脱膜层通过在模内胶衣成型模具内粘覆脱模纸或施工脱模剂来形成。优选粘覆脱模纸，这样可除去脱模剂残留的影响，同时避免一定复涂间隔内模内胶衣打磨的工序。

(2)在具有脱膜层的模内胶衣成型模具内施工液体型模内胶衣，形成预制膜。

这里在模内胶衣成型模具内施工液体型模内胶衣的施工方式可选滚涂或无空气喷涂或者空气喷涂，施工道数可选择一道或多道，由此制成模内胶衣预制膜。

(3)待预制膜干燥成型后，将成型的模内胶衣预制膜从模内胶衣成型模具上揭下，并转移至叶片成型模具(即灌注叶片时所使用的模具)中，即可进行叶片的常规灌注，叶片固化完成后，即可脱模。

基于本模内胶衣预制膜来灌注成型叶片时，成型的叶片从叶片成型模具上脱模温度可以为-20℃至100℃的温度，通常叶片固化完成后即脱模，无需等待模具及叶片降温。

再者，基于模内胶衣预制膜模具预制模内胶衣预制膜时，还可通过加热、加湿等方式，加速模内胶衣预制膜的固化。

由于本实例中的模内胶衣在简易的模内胶衣成型模具内预制而成，并非在昂贵的叶片成型模具内直接施工，使得模内胶衣的厚度可以做到较为均匀且膜厚可控；基于简易的模内胶衣成型模具进行预制模内胶衣时，整个预制过程不占据叶片成型模具，使得叶片占模时间由施工传统型模内胶衣的四小时以上直接降至零小时，且能够实现模内胶衣构成体系的多样化、多道化，具体构成可根据实际需求而定。

作为举例，本实例所预制形成的模内胶衣可以为如下类型。

a.模内胶衣可由一层聚氨酯层构成。

如此构成的模内胶衣在预制时，具体成型过程为：

(1)模内胶衣成型模具内部粘贴脱模纸或施工脱模剂；

(2)将聚氨酯型模内胶衣各组分混合均匀，施工于经过上述处理的模具内，形成单聚氨酯层的模内胶衣。这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂等。

b.模内胶衣可由一层聚氨酯层和一层硬质层构成。

这里的硬质层主要由环氧型(可在涂层内嵌入纤维织物)或其他刚性材料形成。

如此构成的模内胶衣在预制时，具体成型过程为：

(1)模内胶衣成型模具内部粘贴脱模纸或施工脱模剂；

(2)将聚氨酯型模内胶衣各组分混合均匀，施工于经过上述处理的模具内，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂；

(3)待步骤(2)中的聚氨酯型模内胶衣涂层干燥后，将环氧型模内胶衣各组分混合均匀后施工于聚氨酯型模内胶衣表面，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂等。

c.模内胶衣可由一层聚氨酯层和一层表面浸润剂层构成。

如此构成的模内胶衣在预制时，具体成型过程为：

(1)模内胶衣成型模具内部粘贴脱模纸或施工脱模剂；

(2)将聚氨酯型模内胶衣各组分混合均匀，施工于经过步骤(1)处理的模具内，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂；

(3)待步骤(2)中聚氨酯型模内胶衣涂层干燥后，在其表面施工一层表面浸润剂，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、空气喷涂或无空气喷涂。

d.模内胶衣可由一层聚氨酯层，一层硬质层以及一层表面浸润剂层构成。

这里的硬质层主要由环氧型(可在涂层内嵌入纤维织物)或其它刚性材料构成。

如此构成的模内胶衣在预制时，具体成型过程为：

(1)模内胶衣成型模具内部粘贴脱模纸或施工脱模剂；

(2)将聚氨酯型模内胶衣各组分混合均匀，施工于经过步骤(1)处理的模具内，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂等；

(3)待步骤(2)中聚氨酯型模内胶衣涂层干燥后，将环氧型模内胶衣各组分混合均匀后并施工于聚氨酯型模内胶衣表面，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂等；

(4)待(3)中环氧型模内胶衣涂层干燥后，在其表面施工一层表面浸润剂，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、空气喷涂或无空气喷涂等。

e.模内胶衣可由一层聚氨酯层和一层导流层配合构成。

如此构成的模内胶衣在预制时，具体成型过程为：

(1)模内胶衣成型模具内部粘贴脱模纸或施工脱模剂；

(2)将聚氨酯型模内胶衣各组分混合均匀，施工于经过步骤(1)处理的模具内，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂；

(3)待步骤(2)中聚氨酯型模内胶衣涂层干燥后，在其表面铺设并粘附一层导流层。

f.模内胶衣可由一层聚氨酯层，一层硬质层以及一层导流层构成。

这里的硬质层主要由环氧型(可在涂层内嵌入纤维织物)或其他刚性材料构成。

如此构成的模内胶衣在预制时，具体成型过程为：

(1)模内胶衣成型模具内部粘贴脱模纸或施工脱模剂；

(2)将聚氨酯型模内胶衣各组分混合均匀，施工于经过步骤(1)处理的模具内，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂；

(3)待步骤(2)中聚氨酯型模内胶衣涂层干燥后，将环氧型模内胶衣各组分混合均匀后施工于聚氨酯型模内胶衣表面，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂；

(4)待步骤(3)中环氧型模内胶衣涂层干燥后，在其表面铺设并粘附一层导流层。

这里所形成的a类模内胶衣可以提供叶片所需的基础材料性能，能够完全替换传统型模内胶衣；

所形成的b类模内胶衣采取性质较软的聚氨酯型材料与性质较硬的环氧型(可在涂层内嵌入纤维织物)或其他刚性材料相组合的方式，不仅能够提供a 类模内胶衣所具备的性能，还可以在预制膜脱模及预制膜转移时，给予模内胶衣预制膜基础的刚度支撑，使其可以更便捷的脱模及转移，不易在过程中出现破损；

所形成的c、e两类模内胶衣在a类模内胶衣的基础上对叶片在灌注方面做出相应改进，即在a类模内胶衣的基础上进一步引入表面浸润剂层或导流层，此二者有助于在叶片灌注时，灌注树脂均匀、充分地与模内胶衣层接触并粘合，提升灌注效率。

所形成的d、f两类模内胶衣在b类模内胶衣的基础上对叶片在灌注方面做出相应改进，即在b类模内胶衣的基础上进一步引入表面浸润剂层或导流层，此二者有助于在叶片灌注时，灌注树脂均匀、充分地与模内胶衣层接触并粘合，提升灌注效率。

基于本实例给出的模内胶衣的涂装成型方案还可将叶片前缘或叶尖等有特殊防护要求部位的液体涂料或液体胶衣类防护涂层内置，与模内胶衣同时施工、同时成型、同时转移、同时灌注并脱模，最终同时出现于叶片表面。

其具体的实施过程如下：

(1)模内胶衣成型模具内部粘贴脱模纸或施工脱模剂完成后，预先在模具内对应叶片的叶尖或前缘有特殊防护需求的部位施工液体前缘保护胶衣或油漆，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂等；

(2)待液体前缘保护胶衣或油漆固化后的干膜厚度达到指定要求后，再整体施工模内胶衣，这里的施工方式可选择滚涂、刷涂、刮涂、空气喷涂或无空气喷涂等；

(3)后续进行模内胶衣的施工步骤。

最后，本实例基于所给出的模内胶衣的涂装成型方案，还提供一种风力发电机叶片成型方法，其具体包括：

(1)叶片脱模修型完成后，在叶片表面形成一层脱模层，该脱模层可以在叶片表面整体粘覆一层脱模纸或施工一层脱模剂来构成。

(2)在表面具有脱模层的叶片上使用环氧树脂(或其他材料)及纤维织物(或其他材料)进行叶片简易阴模(即模内胶衣预制膜模具)的制备，待简易阴模固化完成后，将模具从叶片上脱离。实际操作时，鉴于叶片长度较长，体积较大，所制备的简易阴模可选择一段或多段完成。

(3)在上述步骤(2)所制备的简易阴模内粘覆脱模纸或施工脱模剂，这里优选脱模纸，如此可除去脱模剂残留的影响，免去一定复涂间隔内模内胶衣打磨的工序。

(4)在经步骤(3)中所得的简易模具内施工液体型模内胶衣，这里的施工方式可选滚涂或无空气喷涂或者空气喷涂，施工道数可选择一道或多道，由此制成模内胶衣预制膜。

(5)上述经步骤(4)所述方案制备的预制膜制备完成后，待其干燥后，将模内胶衣预制膜从简易模具上揭下，并直接转移至母模具(即灌注叶片时所使用的模具)中，再进行后续的叶片灌注成型步骤。

如此的风力发电机叶片成型工艺，相对于现有的风力发电机叶片成型工艺，具有如下优点：

1.可有效解决传统模内胶衣在叶片模具内施工及固化时，占模(占用叶片模具)时间的问题；

2.可有效解决传统模内胶衣不可多道复涂的问题；

3.可有效解决传统模内胶衣膜厚不可控的问题；

4.可有效解决传统模内胶衣脱模不完整，叶片后处理修补量大的问题；

5.可有效解决传统模内胶衣脱模后需打磨产生粉尘危害施工环境及施工人员健康的问题。

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。