風機葉片真空吸塑成型(VRAM)工藝的研究 zund G3 2XL-1600-皮帶台中雷射雕刻－郭政達焦點新聞熱搜

    摘要：簡要介紹了一種新型風機葉片成型工藝――真空吸塑成型(VRAM)工藝，并對適用于該工藝的樹脂體系和復合材料進行了綜述。
0 前言
    在樹脂傳遞模塑(RTM)工藝和真空輔助RTM工藝(VARTM)發展過程中，真空吸塑成型(VRAM)工藝的開發成功可謂具有里程碑的意義。這一技術的應用不僅增加了樹脂的傳遞動力，而且排除了模具及樹脂中的氣泡和水分，并且為樹脂在模腔中的流動打工了通道，形成了完整的通路；更重要的是VRAM工藝完全利用真空，從而有效避免了在RTM和VARTM工藝中因注射產和的強大壓力所引起的沖刷纖維現象的發生，不但大大降低了成本，而且明顯提高了復合材料的性能。對于大尺寸、大厚度的復合材料制件(尤其是對于大厚度的船舶、汽車和飛機等結構件)而言，若采用以往的復合材料成型工藝，則大型模具的選材難、成本貴且制造十分困難；而采用VRAM工藝則是一種十分有效的成型方法，由該工藝制造的復合材料制件具有成本低、空隙率小、無需外加壓力、成型過程中產生的揮發氣體少且終產品性能好等諸多優點，并且該工藝具有很大的靈活性。
    環氧樹脂結構中含有羥基、醚鍵和活性極大的環氧基團，可與相鄰界面產生電磁吸附或化學鍵，因而在復合材料體系中環氧樹脂與增強材料間的界面粘接強度較高；另外環氧基團又能在固化劑作用下發生交聯反應生成網狀結構的大分子，因而且有較高的內聚強度；此外，環氧樹脂體系還具有較高的力學性能和耐熱性能、良好的工藝性、穩定性且固化收縮率小等諸多優點，可廣泛用于綜合性能要求較高的領域。
    因此，環氧樹脂以其較低的價格和優良的性能，長期以來一直是大型風力發電葉片的首選樹脂，而聚酯樹脂只是葉片長度較短時才使用。未來葉片材料的發展趨勢是采用碳纖維增強環氧樹脂復合材料，尤其是隨著功率的增大，要求葉片長度相應增加，必須采用碳纖維增強環氧樹脂復合材料。
1 風機葉片VRAM工藝
    將VRAM技術用于大型葉片生產(葉片長度>40m)時，具有效率高、成本低和質量好等特點，是目前國際領先的一種大型構件成型新工藝。采用VRAM工藝制備風力發電轉子葉片的工藝流程如圖1所示，由圖1可知，在設計好的模具型腔中預先放置經合理設計、剪裁或經機械化預成型的增強材料，夾緊密封好模具，完全真空可以保證樹脂能很好地充滿到增強材料和模具內部的每一個角落，而后加熱使復合材料固化，后脫模得到成型制品。
    [-page-]
    采用VRAM工藝制備風力發電轉子葉片的關鍵在于：①優選浸滲用的基體樹脂，尤其要保證樹脂的佳粘度及其流動特殊性。②模具設計必須合理，尤其要注重模具上樹脂吸入孔的位置和流道分布，以確保基體樹脂能均衡地充滿到模腔內的任何地方。③工藝參數要佳化，必須事先進行相關實驗研究，以確保VRAM技術的工藝參數達到佳化。
    固化后的葉片由自動化操縱的設備運送到下一道工序，進行打磨和拋光等操作。由于模具上涂有硅膠，因此，葉片不需要油漆。此外，在制造過程中應盡可能減少復合材料內部的孔隙率，保證纖維在鋪放過程中保持平直，這些都是復合材料獲得良好力學性能的關鍵。
2 適用于VRAM工藝的樹脂體系
    適用于VRAM工藝的樹脂主要有不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂、聚氨酯樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、酚醛樹脂和聚氰酸酯樹脂等，其中環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂在風力發電葉片生產中應用為廣泛。
2.1 VRAM工藝用的環氧樹脂
    風機葉片VRAM工藝用的環氧樹脂，是經低粘度固化劑(液態胺類或酸酐類)或環氧稀釋劑改性后的高性能復合材料的基體樹脂，具有良好的工藝性，對成型溫度和成型壓力要求較低，可以60℃條件下進行真空吸塑，適用期為2~3h或更長。
    美國3M公司生產的PR500樹脂，其熔點為60~80℃，固化物Tg約為190~250℃，該樹脂體系在室溫20℃時的粘度為1000Pa・s，由于粘度太高，故需要加熱來降低其粘度以方便充模；其佳真空吸塑溫度為160℃左右，在該溫度下固化劑能夠很好地溶解，可用于VRAM工藝。Shell化學公司利用雙酚F二縮水甘油醚樹脂DPL862和芳香胺固化劑RSC763，開發了適用于VRAM工藝的樹脂體系，所得制品具有良好的韌性和較高的耐熱性。CibaGeigy公司早期開發的TGMDA(四縮水甘油基二胺基二苯甲烷環氧樹脂)，是較早應用于高性能復合材料的基體樹脂之一，但該樹脂粘度較高，不適用于VRAM工藝。當體系中加入液體酸酐HY917作固化劑時，該樹脂的粘度下降、貯存期延長；但酸酐作固化劑與Kevlar纖維的相容性較差。為此，又選用了低粘度多官能度的環氧化合物作稀釋劑，配制成Araldite LY5210樹脂并以液態芳胺HY932為固化劑、DY219為促進劑，該體系在25℃時的粘度只有0.3Pa・s，適用期達24h。美國聚合物公司的E905RTM為雙組分環氧樹脂體系，該體系在70℃時粘度為200~500mPa・s，可穩定保留8h以上，該體系于177℃固化后，其干態耐熱溫度為150℃，濕態耐熱溫度為120℃。我國開發的多官能度環氧樹脂體系有TDE-85環氧/馬來酸酐體系，TDE-85環氧/DDS(二氨基二苯砜)/BF3・MEA(三氟化硼單乙胺)體系也可用于VRAM工藝。
2.2 VRAM工藝用的不飽和聚酯樹脂
    風機葉處VRAM工藝用的不飽和聚酯樹脂一般含有較多的苯乙烯，因而該類樹脂粘度低，可室溫存放6個月；與固化劑和促進劑混合后在室溫或略高于室溫下可進行真空吸塑，適用期一般為15~30min；可在室溫或略高于室溫的條件下進行固化，固化時間一般小于1h；為了降低樹脂的固化收縮率，有時需要在樹脂中加入無機填料。
    英國JutonPolymer公司生產Norpo142-10樹脂，其23℃時的粘度為200mPa・s,凝膠時間為12~18min，可室溫固化，并可用于VRAM工藝。英國DSM公司的Syholite40-7428樹脂具有低收縮率、A級表面等優點，其75℃時的粘度為110mPa・s，凝膠時間為2~3min，需加熱固化。美國Ashland公司開發的Arotran50437-x樹脂，其60℃時的粘度為500mPa・s，凝膠時間為7~30min，120℃固化2h。英國Scottader公司開發的標準型、阻燃型和耐化學性等系列樹脂，其真空吸塑粘度為200mPa・s，凝膠時間為2~20min，需加熱固化。國產FL系列樹脂，其真空吸塑粘度為200~450mPa・s，凝膠時間為5~20min，可用于VRAM工藝。[-page-]
3 VRAM風機葉片用復合材料的選擇
    風機葉片材料的強度和剛度是決定風力發電機組性能優劣的關鍵。目前普遍采用是玻璃纖維增強聚酯樹脂、玻璃纖維增強環氧樹脂和碳纖維增強環氧樹脂。
    風力發電轉子葉片用的材料可根據葉片長度不同選用不同的復合材料，從性能方面而言，碳纖維增強環氧樹脂好，玻璃纖維增強環氧樹脂次之。隨著葉片長度的增加，要求提高使用材料的性能，以減輕葉片的質量。表1列出了不同復合材料的葉片長度與質量的關系，由表1可知，采用玻璃纖維增強聚酯樹脂作為葉片用的復合材料，當葉片長度為19m時，其葉片質量為1800kg；當葉片長度為34m時，葉片質量為5800kg；當葉片長度為52m時，則葉片質量高達21000kg。而采用玻璃纖維增強環氧樹脂作為葉片用的復合材料時，當葉片長度為19m時，其葉片質量為1000kg，比玻璃纖維增強聚酯樹脂輕800kg；同樣，當葉片長度為34m時，葉片質量為5200kg，比玻璃纖維增強聚酯樹脂輕600kg，卻比碳纖維增強環氧樹脂重1400kg。

    綜上所述，葉片質量隨著葉片長度的增加而增大，當葉片長度相同時，碳纖維增強環氧樹脂的質量輕，而玻璃纖維增強聚酯樹脂的質量重。因此，葉片材料的發展趨勢是采用碳纖維增強環氧樹脂復合材料，尤其是隨著功率的增大，要求葉片長度相應增加，必須采用碳纖維增強環氧樹脂復合材料；而玻璃纖維增強聚酯樹脂復合材料只是在葉片長度較短時才使用。
4 結語
    VRAM工藝是現今生產大型風力發電葉片的先進技術，而國內風機葉片的制造尚處于起步階段，我國河北保定大型風力發電基地主要引進荷蘭先進技術，因此研究VRAM工藝性、樹脂及葉片復合材料對我國風力發電的發展具有重要意義。

透過上述文章的介紹

無論是碳纖維板材還是其他複合材料，產品的後加工品質，一直以來都是製造廠爭取客戶訂單的關鍵

因為好的加工品質才能讓客戶的產品精細度更好

過去以量取勝的策略在現在的環境上，對於一般產品可能還適用～

但是對於精密產業與複合材料的廠商而言

「質大於量」這是不爭的事實

為了讓後加工的品質更上一層樓，切割機臺的選擇就非常重要

瑞士ZUND數位切割機為全球最頂尖數位切割機品牌，也是世界知名品牌指定合作的切割機臺

鋁板及發泡材質切割：

19mm厚度的發泡型PVC材質與3mm鋁合金材質皆可快速切割

皮革切割：

厚度為2mm的皮革材料，影片中切割速度為1000mm/s 在極短的時間內即可完成複雜的圖型切割

確實的完全切斷,輕鬆取下切割完成的部件

預浸布與碳纖維材料：

工程師於電腦前繪製出要切割圖形與各部件標示記號或料號
噴印標示完成後隨即進行外型切割作業

三層碳纖維編織乾布裁切：

碳纖維重量僅鋼鐵的五分之一，但強度卻是鐵的10倍
透過ZUND的高速切割系統與模組化刀具設備，裁切完成

蜂巢板切割：

蜂巢板是一種相當輕且透氣的材料，使用覆蓋一層塑膠布料在蜂巢板上幫助固定

ZUND切割機不僅可以穩定物件，銑刀模組更能讓確實完成銑切斷差製程

朝安科技協助您擁有四大服務

最完整的教育訓練：解析ZUND切割機所有設定
來自原廠專業訓練：100%傳授所有設定技巧
最快速的參數設定：針對不同材質不同參數完整複製
最完善客服機制：操作問題馬上替您解決

讓ZUND在臺灣的夥伴們想有最完整與專業的技術服務.

聯繫方式
公司地址：臺中市豐原區三豐路二段549巷417號
營業時間：星期一 - 星期五： 9AM - 5PM
聯繫電話： 04-25226221

ZUND8515FGG15RF5FG

zund碳纖維切割機，zundcarbon fiber切割機，zund玻璃纖維切割機，zundglass fiber切割機，zund預浸布切割機，zundprepreg切割機，zundpre-preg切割機，zund蜂巢板切割機，zundhoneycomb切割機，zund克維拉切割機，zundkevlar切割機，zund石墨切割機，zundgraphite切割機，zund光學壓克力切割機，zund光學擴散板切割機，zundacrylic 切割機，zundpc切割機，zundpe切割機，zundpvc切割機，zundpeek切割機，zund工程塑膠切割機，zundCFRP切割機，zundGFRP切割機，zundCFRTP切割機，zund熱塑板切割機，zund先進材料切割機，zund新進複合材料切割機，zund複合材料切割機，zundcomposite切割機，zund功能性織品切割機，zund功能性織布切割機，zund橡膠墊片切割機，zund皮革切割機，zundFpc軟性印刷電路板切割機，zund手機保護貼切割機，zund紡織布切割機，zund飛機零件切割機，zund防彈背心切割機，zund合成纖維切割機，zund凱夫拉纖維切割機，zund風力發電機風扇切割機，zund直升機螺旋槳切割機，zund汽車零件切割機，zund卡車篷布切割機，zund地毯切割機，zund遮雨棚切割機，zund熱氣球切割機，zund風帆切割機，zund木質框架切割機，zund海綿橡膠切割機，zund醫療器材切割機，zund濾心切割機，zund濾網切割機，zund高壓電塔零件切割機，zund滑鼠裝備切割機，zund皮帶切割機，zund皮革公事包切割機，zund皮手套切割機，zund皮鞋切割機，zund絲絨沙發切割機，zund皮靴切割機，zund皮夾克切割機，zund真皮座椅切割機，zund真皮座墊切割機，zund鞋底切割機，zund皮錢包切割機，zund半導體材料切割機，zund太陽能電板切割機，zund高溫超導材料切割機，zund絲綢切割機，zund塑料切割機，zund玻璃纖維樹脂複合材料切割機，zund碳纖維樹脂複合材料切割機，zund紡織pos架切割機，zund木質產品切割機，zund金屬雕刻切割機，zund標誌雕刻切割機