一种内应力发白的解决方法与流程

本发明涉及风力叶片生产领域，尤指一种内应力发白解的决方法。

背景技术：

内应力发白是指pp、pe、hips、abs、高分子合金及填充聚合物等塑料制品在使用过程中受到拉伸、弯曲、冲击等外力作用时经常会出现发白现象。

目前，风力发电一直是重要的清洁能源之一，其在产生巨大电能的同时，也不会产生公害性污染，是国家重点发展能源，而风力发电机叶片正是风能利用的重要一环。

而叶片是风力发电机组的重要构件。它将风能传递给发电机的转子，使之旋转切割磁力线而发电。为确保在野外极其恶劣环境中长期不停、安全地运行，对叶片材料的要求是：

1、密度小且具有最佳的疲劳强度和力学性能，能经受住极端恶劣条件和随机的负荷(如暴风等)的考验，确保安全运转20年以上；

2、成本低(精确说为分摊到每度电的成本)；

3、叶片的弹性、旋转时的惯性及其振动频率特性曲红都正常，传递给整个发电系统的负荷稳定性好；

4、耐腐蚀、耐紫外线(uv)照射和抗雷击性好；

5、维护费用低。

目前研究比较成熟、应用最为广泛的一种复合材料是玻纤复合材料。该材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛、工艺性好、生产效率高等优点。

环氧树脂作为风电叶片的成型的基体材料，并且为主要材料，其工艺性能对叶片的的整体强度起着至关重要的作用，环氧树脂作为一种热固型树脂，固化过程中的温度的控制策略会对固化后的树脂性能产生较大的影响，通常，在叶片的生产过程中，需要采用环氧树脂及环氧树脂胶粘剂固化成型，而由于叶根部位的形状所限，通常叶根区铺层较厚一般在80～110mm之间，固化时放热量非常大，很容易产生固化收缩变形及内陆、应力，因而导致叶根固化后内应力较大，并且叶根固化后内应力导将会致产品发白。其主要是由于收缩所产生的内应力无法释放，时间长了就会出现微小气泡，也就是我们看到的发白现象，甚至会直至粘接的材料脱落，这也是困扰诸多叶片生产厂商主要问题之一。目前解决该问题的主要手段是降低固化温度，但是虽然降低固化温度会有效降低内应力的产生，但是同时也会带来生产效率的降低，这也是困扰诸多叶片生产厂商应力发白解决方案落地的主要问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的主要目的是解决当前的技术存在的叶根固化后内应力导致产品发白问题及弊端，其次是提供一种高效的生产工艺。

为实现上述目的，本发明提供了一种内应力发白的解决方法,其在叶片生产工艺中包含预固化步骤，在该预固化步骤中，是以树脂放热峰结束时为基准，采用阶梯式加热曲线控制加温过程，且最后一阶段是在放热峰结束后一预定时间内加热到最终预热温度并保持恒温。

较佳的，该阶梯式加热曲线时间轴的起点为灌注结束时刻，设a为树脂放热峰结束时间，将预固化的预热分为至少两个阶段，每个阶段加热到预设温度后即维持一定的时间保持恒温。

较佳的，预热是分为三个阶段，这三个阶段预设温度分别为35度、50度及85度，且第三阶段是以a+0.5开始加热升温。

并且所述预固化时间可以控制在5小时左右，以解决质量和效率之间的矛盾。

较佳的，上述方法还包含后固化步骤：

叶片经过上述预固化后，已经变成了玻璃态，此时控制鼓风机的温度恒定于一预定值。

其中较佳的，所述预定值为80度。而模具加热温度可为75度。

即此时模具的温度较佳的是低于树脂最终tg值5～10℃。

借助上述方法，本发明主要是借助调整预固化阶段和后固化阶段，有效的降低了应力，实现了减缓应力发白问题的目的。达到了预期效果及实现效率和质量均突出的效果。

附图说明

图1树脂放热曲线；

图2本发明的加热制度示意图；

图3本发明的一具体实施例的后固化制度。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

虽然降低固化温度会有效降低内应力的产生，但是也会带来生产效率的降低，这也是困扰诸多叶片生产厂商应力发白解决方案落地的主要问题，为合理的解决该矛盾，摆脱所述的困扰，合理的解决该矛盾，本发明提供的解决应力过大的主要思路是降低树脂的放热峰值的影响，而本发明采用的技术手段包括如下步骤：

1、预固化步骤,

参见图1所示，其为放热峰产生的主要阶段的树脂放热曲线。

从图1可以看到，一般环氧树脂在凝胶前放热速率最大，过了凝胶时间，其放热速率开始大幅的降低，直至放热峰结束后，温度逐步降低。针对环氧树脂这一特点，本发明的技术方案在这一阶段所用的加热制度如图2所示，图2为本发明的加热制度示意图。其中，α为树脂放热峰结束时间。

使用这样的加热制度后，可以有效解决放热峰过高，内外表面固化不均匀的情况，同时也未降低生产效率，预固化时间可以控制在5小时左右，较好的解决了质量和效率之间的矛盾。

具体来说，在现有的叶片的成型工艺中，通常为真空灌注成型(vacuuminfusion)，利用外加抽气系统运作使系统内呈现负压，然后借助在制品表面设置的树脂管将灌注树脂灌注于玻璃纤维材料结构中，通过树脂浸润，形成玻璃纤维材料与灌注树脂结合的复合材料系统，最后透过外部加温进行树脂后固化程序，然后脱模，即可得风力叶片制品。而本发明在预固话步骤中增加了分段式预热，如图2所示，为本发明一具体实施例的加热制度，即本发明调整了加热曲线以达到解决内应力发白的问题。主要是将预固化的预热分为多个阶段，并且最后一阶段是在放热峰结束后一预定时间内加热到最终预热温度并保持恒温。

其中，时间轴的起点为灌注结束，a代表树脂放热峰结束，时间单位为h，设α为树脂放热峰结束时间，在本具体实施例中是将预固化的预热分为三个阶段，每个阶段加热到预设温度后即维持一定的时间保持恒温，在本具体实施例中，预设温度分别为35度、50度及85度，在放热峰结束后一预定时间内加热到最终预热温度并保持恒温，本实施例中第三阶段是以a+0.5开始加热升温，于a+1时完成升温并开始恒温。在经上述在5小时左右的预固化时间后，使叶片变成了玻璃态。

使用这样的加热制度后，可以有效解决放热峰过高，内外表面固化不均匀的情况，同时也未降低生产效率，预固化时间可以控制在5小时左右，较好的解决了质量和效率之间的矛盾。

2、后固化步骤：

由于叶片经过上述预固化后，已经变成了玻璃态，因而该阶段的固化制度的设计好坏会直接影响到能否有效的释放内应力，按照后固化温度“低于树脂最终tg值5～10℃”的理论要求，首先需要收集产品的tg值。

见图3所示：其为本发明的后固化工艺制度，发明人经过统计408件样本，统计出产品tg值均值为89.32℃。具体数据参见图1及图2。同时发明人经研究发现模具与加热器的温度差约为5℃以并考虑到其它叶片使用材料的耐温值，研制出了该后固化工艺制度，以实现借助调整预固化阶段和后固化阶段，有效的降低应力，以减缓应力发白问题的目的。

综上，本发明解决应力发白的主要解决思路如下：

预固化阶段：降低固化温度降低放热峰，减少内外表面温度差是此固化阶段的主要技术路线；

后固化阶段：利用后固化阶段，松弛内应力会有效减少内应力的产生。既后固化温度低于树脂最终tg值5～10℃，且保持温度5小时左右，适当减缓降温速率。

经将本发明的上述方案应用于生产工艺的调整，实际产品发生应力发白的情况大幅度降低，除了因加热器温度设定出现异常现了3支发白叶片之外，生产叶片再未出现过明显的应力发白缺陷，实践证明，本发明针对应力发白缺陷实现了很好的控制。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。