專利名稱：制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 一 般地涉及制造纖維增強(qiáng)物品，尤其涉及通過真空輔助成 型使用疏油微孔膜制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。
背景技術(shù)：
由纖維增強(qiáng)樹脂基物品制造的相對(duì)大的物品是已知的。 一種這樣 的物品是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。正花費(fèi)相當(dāng)大的努力開發(fā)可靠且有效 的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。由于尺寸原因，制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片困 難、昂貴且費(fèi)時(shí)間。
已知的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片是通過將樹脂注入置于具有真空的 芯部附近的纖維增強(qiáng)層而制成。分布網(wǎng)絲層用于在制造期間將樹脂供 給芯部材料。層壓板材料放置在網(wǎng)絲上面/下面。層壓板材料包括微孔 膜。已知的是樹脂有時(shí)弄濕膜。這4吏得膜的效率變差。因此，為了用 在真空輔助成型操作中，需要改良的膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是制造輔助有真空的物品的方法。該方法包括 提供半制品以待浸漬樹脂的步驟。該半制品具有增強(qiáng)纖維。微孔膜
(microporous membrane)施加在半制品上。微孔膜具有疏油處理。 真空薄膜(vacuumfilm)施加在微孔膜上。聚合樹脂引入到半制品。 通過將真空施加到半制品該樹脂被注入通過半制品。樹脂被固化以形 成物品。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法。該方法 包括提供芯部的步驟。將增強(qiáng)表皮層(skin)施加到芯部(core)以形 成葉片部件。增強(qiáng)表皮層具有增強(qiáng)纖維。微孔膜施加到增強(qiáng)表皮層上。微孔膜具有疏油處理。真空薄膜施加在微孔膜上。聚合樹脂引入到芯 部。通過對(duì)葉片部件施加真空，而將樹脂注入通過芯部并且通過增強(qiáng) 表皮層。樹脂被固化以形成轉(zhuǎn)子葉片。
本發(fā)明的再一個(gè)方面是制造輔助有真空的物品的方法。該方法包 括提供半制品以待浸漬樹脂的步驟。半制品具有增強(qiáng)纖維。泡沫型聚 四氟乙烯孩史孔膜施加在半制品上。膜經(jīng)過親油處理并且抗油比率在由
AATCC118測試確定的數(shù)字4到數(shù)字7的范圍內(nèi)。真空薄膜施加在膜 上。聚合樹脂引入到半制品。通過對(duì)半制品施加真空，樹脂被注入通 過半制品。


當(dāng)參考附圖閱讀下述的具體實(shí)施方式
時(shí)，本發(fā)明的這些和其它特 征、方面和優(yōu)點(diǎn)將更好地得到理解，其中
圖1為圖示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面制造的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的透 視圖2為分解圖，其圖示了圖1所示的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的風(fēng)力 渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的一部分的制造；
圖3為圖1所示的組件的橫斷面圖4為圖2和圖3所示的層壓層的放大橫斷面圖。
部件列表
20轉(zhuǎn)子葉片
22部分
24部分
26增強(qiáng)表皮層
40脫模材料
42膜組件
44膜
446背襯材料
60氣運(yùn)材料
80模子
82真空袋型薄膜
100真空接頭
102密封條
104樹脂注入接頭
106樹脂供給管
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)地描述了使用疏油微孔膜制造纖維增強(qiáng)樹脂基物品，例 如風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法。疏油微孔膜在一定程度上抵抗迄今尚 未知的樹脂通道，而同時(shí)允許氣體通過。這就允許真空相對(duì)均勻地應(yīng) 用到整個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，并使使用樹脂具有相對(duì)低表面張力的工作條件 下。疏油微孔膜也使受控流流動(dòng)更易向前，并且減少由不均勻的樹脂 流所產(chǎn)生的缺陷。產(chǎn)品周期連同勞動(dòng)時(shí)間減少，且伴隨加工自耗材料 的成本減少。使用疏油微孔膜提供改良的葉片質(zhì)量，例如，較低的空 隙量，減少的手工再加工，以及優(yōu)化的增強(qiáng)纖維與樹脂的比率。
風(fēng)力渦輪機(jī)典型地包括多個(gè)相對(duì)較大的聯(lián)接到輪轂的轉(zhuǎn)子葉片
20,其中一個(gè)在圖1中示出。各葉片20置于輪轂周圍以便旋轉(zhuǎn)，并 將來自風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成可用的能量。當(dāng)風(fēng)撞擊葉片20時(shí)，葉片繞輪 轂的軸線旋轉(zhuǎn)，并且經(jīng)受離心力、不同的撓矩和由于其自身重量而引 起的力。
葉片20由一對(duì)半葉片(blade half)或葉片部分22和24制成。 葉片部分22和24分開制造。葉片部分22和24然后通過合適的方式 固定在一起以形成如圖1所示的葉片20。
參考圖2，葉片20的各部分22和24包括芯部(未示出)，該芯部 由聚合泡沫、木材、和/或金屬蜂窩狀物形成。該芯部典型地包括多個(gè)凹槽以在制造期間使樹脂更易流過芯部。合適的聚合泡沫示例包括但
不限于PVC泡沫、聚烯烴泡沫、環(huán)氧泡沫、聚氨酯泡沫、多異氰脲酸 酯(polyisocyanurate)泡沫以及它們的混合物。
葉片部分22或24包括至少一層增強(qiáng)表皮層26,該增強(qiáng)表皮層 26位于芯部附近以形成半制品。各增強(qiáng)表皮層26由增強(qiáng)纖維簇構(gòu)成。 典型地，該簇是增強(qiáng)纖維的編織形簇或增強(qiáng)纖維的非編織形簇。增強(qiáng) 纖維簇具有貫穿增強(qiáng)表皮層26的空隙，該空隙待完全用樹脂填滿。 合適的增強(qiáng)纖維示例包括但不限于玻璃纖維、石墨纖維、碳化纖維、 聚合纖維、陶瓷纖維、芳族聚酰胺纖維、洋麻纖維、黃麻纖維、亞麻 纖維、大麻纖維、纖維素纖維、劍麻纖維、棕纖維以及它們的混合物。
樹脂被注入到增強(qiáng)表皮層26并且被固化。這就為葉片20的各部 分22和24提供了整體性和強(qiáng)度。合適的樹脂示例包括但不限于乙烯 基酯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚脂樹脂和它們的混合物。注入的樹脂用熱和 /或時(shí)間加工以提供用于葉片20的固體部分22或24。
在葉片20的一個(gè)部分22(圖2和3)或24的制造期間，增強(qiáng)表皮 層26繞芯部包覆，然后放置在模子80中。部分22的制造在下面進(jìn) 行了詳細(xì)地描述，并且應(yīng)當(dāng)了解的是，其過程與部分24的過程是一 樣的。
脫模材料(release material) 40被施加到部分22或24的增強(qiáng)表 皮層26的外表面。脫模材料40具有分離膜(release film)和剝離層 (peelply)的形式。膜組件42施加于脫模材料和葉片20的外表面上 以促進(jìn)樹脂注入過程。
氣運(yùn)(air transporter)材料60放置在膜組件42上，以在樹脂注 入期間通過允許空氣移動(dòng)以逃逸增強(qiáng)表皮層26內(nèi)的空隙以輔助半制 品脫氣。氣運(yùn)材料60由任何合適的網(wǎng)或織物材料例如聚乙烯網(wǎng)組成。
由合適的材料例如聚酰胺組成的不具滲透性的真空袋型薄膜 (vacuum bagging film)或真空薄膜(vacuum film) 82放置在氣運(yùn)材 料60上。真空接頭IOO延伸通過真空袋型薄膜82。封條102延伸在
6模子和真空袋型薄膜82之間的模子80的外圍周圍，以防止空氣和樹 脂的滲漏。封條102與真空接頭100流通連接。
樹脂注入輸入接頭104延伸通過真空袋型薄膜82。樹脂注入接頭 104與基本上在模子80的縱向范圍延伸的樹脂供給管106流通連接。 樹脂供給管106置于外部增強(qiáng)表皮層26的鄰近。
當(dāng)通過真空接頭100建立真空時(shí)，樹脂被引入到樹脂注入接頭 104、樹脂供給管106和增強(qiáng)表皮層26。真空促進(jìn)樹脂流動(dòng)并且將樹 脂注入到芯部和增強(qiáng)表皮層26。膜組件42防止樹脂從增強(qiáng)表皮層26 流走，同時(shí)允許注入的樹脂使空氣移動(dòng)以逃逸至真空接頭100。然后 樹脂被固化。樹脂輸入接頭104和供給管106、氣運(yùn)材料60、真空袋 型薄膜82、膜組件42和脫模材料40自葉片部件22移除。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，膜組件42(圖4)包括熱法或粘附法層壓到 背襯材料46上的膜44。背襯材料46由非織物或織物聚合纖維，例如 聚酯纖維、尼龍纖維、聚乙烯纖維和它們的混合物形成。
膜44優(yōu)選地為微孔聚合物膜，該微孔聚合物膜允許氣體例如空 氣或水汽流入或通過膜，并且是疏水性的。用作膜26的優(yōu)選微孔聚 合物膜包括優(yōu)選地至少部分地熔結(jié)的泡沫聚四氟乙烯(ePTFE)。 ePTFE 膜典型地包括多個(gè)結(jié)節(jié)，這些結(jié)節(jié)通過小纖維互相連接以形成微孔點(diǎn) 陣類型的結(jié)構(gòu)，這與已知的一樣。
膜44具有大約0.01微米(w)至大約10微米的平均孔徑。膜44由 任何合適的材料例如聚四氟乙烯、聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚砜、聚 醚、丙烯酸和甲基丙酸烯聚合物、聚苯乙烯、聚氨酯(polyurethane)、 聚丙烯、聚乙烯、聚亞苯基砜(polyphenelenesulfone)和它們的混合 物組成。
已發(fā)現(xiàn)，膜44可涂上疏油含氟聚合物材料，通過這種方式在不 折中空氣滲透性的情況下提高疏油特性。結(jié)節(jié)和小纖維的表面限定多 數(shù)互相連接的孔，該孔以彎曲通道完全延伸通過膜的相對(duì)的主側(cè)表面 之間的膜44。典型地，膜44的孔隙率(即膜26的容積中空地的百分比)在大約50%和大約98%之間。疏油含氟聚合物涂層粘附到限定膜 內(nèi)孔的結(jié)節(jié)和小纖維。
如果限定膜44內(nèi)孔的表面和膜的主側(cè)面涂敷有疏油含氟聚合物， 微孔膜16的實(shí)質(zhì)改良的疏油特性可以實(shí)現(xiàn)?？赏ㄟ^任何合適的裝置， 例如在美國專利6228477或美國專利申請(qǐng)公開2004/0059717中所公開 和描述的那些裝置將涂層施加上。
使用疏油含氟聚合物，例如具有碳氟支鏈的基于丙烯酸的聚合 物，以涂敷到微孔膜44減少了膜的表面能，因此更少的對(duì)抗材料 (challenge material)能夠弄濕復(fù)合膜并且進(jìn)入孔。涂在膜44上的疏 油含氟聚合物也增加了對(duì)抗材料相對(duì)于復(fù)合膜的接觸角。由于被使用 的樹脂和硬化劑具有相對(duì)低的表面張力，膜44增加的疏油特性相當(dāng) 重要。
用于涂層的示例性疏油含氟聚合物是具有碳氟支鏈的基于丙烯 酸的聚合物。已經(jīng)顯示特別適合而具有碳氟支鏈的基于丙烯酸的聚合 物的一族是包含聚合物的氟的Zony產(chǎn)族(由du Pont制造)。在Zonyl 族中特別合適的水溶分散體是Zonyl 7040。
用于多孔背襯材料46的合適聚合材料包括例如拉伸或燒結(jié)塑料， 例如聚酯、聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺(例如尼龍)。這些材料常常在不 同重量中可用，包括例如0.5oz/yd、大約17gr/m2)、 1oz/ycP(大約34gr/m2) 和2oz/yd、大約68gr/m2)。編織織物例如70丹尼爾尼龍織物平紋皺絲 織品清水整理(purefinish)也可使用。另一個(gè)合適的織物是非編織紡 織品，例如1.8oz/yf共聚酯平結(jié)合的雙組分非編織介質(zhì)。
膜組件42是透氣和疏油的。那就是，膜組件42允許氣體通過它。 疏油處理的增加提高了膜組件42因樹脂、油或油性物質(zhì)淤塞而引起 的阻力。膜組件42的微孔膜44具有由AATCC118測試確定的數(shù)字4 至數(shù)字7范圍內(nèi)的油阻止或阻力率。微孔膜44也在0.5"水列具有由 ASTMD737測試確定的至少0.01CFM/f^的空氣滲透性。
雖然根據(jù)不同的特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意統(tǒng)、技術(shù)和明顯修改以及所公開內(nèi)容的等價(jià)物的使用。本發(fā)明所公開 的范圍理應(yīng)不由上述特定公開的實(shí)施例的限制。
權(quán)利要求
1.一種制造輔助有真空的物品(22)的方法，該方法包括步驟提供半制品(26)以待浸漬樹脂，所述半制品具有增強(qiáng)纖維；將微孔膜(42)施加在所述半制品(26)上，所述微孔膜具有疏油處理；將真空薄膜(82)施加在所述微孔膜(42)上；將聚合樹脂引入所述半制品(26)；通過將真空(100)施加到所述半制品而使樹脂注入通過所述半制品(26)；以及將所述樹脂固化以形成所述物品(22)。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微孔膜(42)由泡 沫聚四氟乙烯制成。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微孔膜(42)具有 由AATCC118測試確定的數(shù)字4至數(shù)字7范圍內(nèi)的油阻率。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微孔膜(42)上的 疏油處理包括氟化丙烯酸聚合物。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微孔膜(42)包括 具有平均直徑在大約0.01 ii至大約lOia之間的多個(gè)孔。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微孔膜(42)在一 表面上具有背襯材料(44)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合樹脂包括 乙烯基酯樹脂和環(huán)氧基樹脂的至少其中之一 。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述微孔膜(42)具有 由ASTMD737測試確定的至少0.01CFM/ft2的空氣滲透性。
全文摘要
本發(fā)明提供了制造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的方法。一種制造輔助有真空的物品(22)的方法。該方法包括提供半制品(26)以待浸漬樹脂的步驟。該半制品具有增強(qiáng)纖維。將微孔膜(42)施加到半制品(26)上。微孔膜具有疏油處理。將真空薄膜(82)施加到微孔膜(42)上。將聚合樹脂引入到半制品(26)。通過將真空(100)施加到半制品而將樹脂注入半制品(26)。將樹脂固化以形成物品(22)。
文檔編號(hào)B29C70/40GK101618606SQ20091013932
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者V·班薩爾 申請(qǐng)人:Bha控股公司