真空吸附技術在風力發電玻璃鋼件上的應用
摘 要：真空吸附成型是一種成本較低的簡便成型方法。該成型過程為：將玻璃纖維鋪層放在模具上后，鋪設導管和一些輔助性的設備，利用真空袋及密封膠密封，然后對玻璃纖維鋪層浸潤、加熱、抽真空，預浸料在大氣壓力及溫度作用下成型該成型產品具有成本低、產品孔隙低、性能好等優點，適合制造復雜大型結構，是一種十分有效的制作風機產品的成型方法。
1 序 言
風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到各國的重視，其蘊量巨大，的風能約為2.7*109MW，其中可利用的風能為2*107MW，比地壞上可開發利用的水能總量還要大10倍。風能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風能儲量約為2.53億千瓦。隨著經濟的發展，風能市場也迅速發展起來。近5年來，風能市場每年都以40%的速度增長。預計未來20至25年內，風能市場每年將遞增25%?，F在，風能發電成本已經下降到1980年時的1/5。隨著技術進步和環保事業的發展，風能發電在商業上將完全可以與燃煤發電競爭。
風力發電正在上形成一股熱潮，因為風力發電沒有燃料問題，也不存在產生輻射或空氣污染。風電行業發展比較迅速，但與國際風電行業的發展水平還有一定差距，風電行業的發展還有很多的阻礙因素。風電行業投資的高風險，必然為風電行業發展帶來高收益，不論是風電產業的經濟效益、社會效益，還是目前奉行的可持續發展和節約戰略，這些都為風電行業提供了很大的發展空間。
玻璃鋼作為一種較理想的結構材料和功能材料，近年來發展勢頭迅猛，尤其是在風電領域廣受青睞。先進復合材料玻璃鋼制造成本在總成本中所占的比重高達60~70%，如何從技術工藝上突破已是當今復合材料行業面臨的重要課題。真空吸附成型工藝這一低成本的復合材料成型技術由此應運而生。
真空吸附工藝是一種新型的低成本復合材料大型制件的成型技術。它是在真空狀態下排除纖維增強體中的氣體，利用樹脂的流動、滲透，實現對纖維及其織物的浸漬，并在室溫下進行固化，從而形成一定樹脂/纖維比例的工藝的方法。我國借鑒國外技術，經不斷改進后已使這種新型的真空輔助成型工藝趨于完善。
真空吸附工藝的操作僅需要一個單面的剛性模具用來鋪放纖維增強體，模具制造工序也大為簡化，費用大幅節省。對于大尺寸、[-page-] 大厚度的復合材料制件，它是一種十分有效的成型方法。采用以往的復合材料成型工藝，較大模具選材困難、成本昂貴，而且制造難度大，尤其是大厚度的風機罩、導流罩等結構件。真空輔助成型工藝制造的復合材料制件具有成本低、空隙含量小、產品性能好的優點，并具有很大的工藝靈活性，適合風力發電的葉片和風機罩、導流罩玻璃鋼制品的生產。真空吸附技術的成功應用，給玻璃鋼風機罩產品的工藝、生產和發展提供了廣闊的空間。
2 真空吸附成型工藝簡介
隨著玻璃鋼工業的發展，除了傳統的手糊和噴射外，出現了很多先進的經濟型的制造工藝和技術，如采用機器浸漬成型法成型，用氣壓法脫?？山档凸と藙趧訌姸龋且环N既能夠提高工效，確保質量，又能夠降低材料消耗的先進工藝方法。
真空吸附成型是一種成本較低的簡便成型方法。將玻璃纖維鋪層放在模具上后，鋪設導管和一些輔助性的設備，利用真空袋及密封膠密封，然后對玻璃纖維鋪層浸潤樹脂經加熱、抽真空，預浸料在大氣壓力或溫度作用下成型。
真空吸附成型工藝和傳統的工藝相比，不需要熱壓罐，僅在真空壓力下成型；無需加熱，可在室溫下固化，經后處理可在較高的溫度下使用；比手工方法制造的制件空隙率低、性能好、纖維含量高。
3 真空吸附成型工藝特點
真空吸附成型工藝能夠提高制品的內部和表面質量。工藝要求在預制件邊緣設置樹脂緩釋區，降低樹脂在制件邊緣的流動速度，實現樹脂對預制件的完全良好浸漬；通過在排氣系統中設置排氣通道的方法，使傳統工藝中的“點”排氣結構變為“線型”排氣結構，通過氣路結構調整，實現對真空袋內氣體的快速有效排放；根據被成型制品的結構，設計樹脂導流介質多層疊和鋪放結構，實現對樹脂流動狀態的有效控制，從而提高復雜制品成型工藝的可靠性和產品質量。真空吸附的工藝方法，輔材消耗低、經濟性好，同時可有效避免樹脂流入排氣通道，污染工裝設備。
復合材料制品的真空吸附成型工藝方法，包括單面模具準備、在模具上依次鋪放的預制件、脫模布、樹脂導流系統，在成型過程中的工藝裝備包括注膠系統，排氣口和用于系統密封的真空袋，其工藝關鍵在于樹脂注入系統中，在除樹脂注入端以外的其它方向上，設置樹脂阻流區。[-page-]
該成型技術特點是產品孔隙率低、性能與熱壓罐工藝接近，孔隙作為復合材料中的一種普遍存在的缺陷，在制備中有三個產生原因：①纖維未被樹脂完全浸潤，造成空氣被截留在其中；②熱固性樹脂的固化循環過程中和熱塑性樹脂的熔融加工過程中所產生的揮發物，這些揮發物或許是殘留的溶劑，化學反應的產物或樹脂中低分子量的成分；③纖維的團聚、堆積、與基體的不完全浸潤造成孔隙的存在。這些都會導致基體連續性遭到破壞，從而使其不能有效傳遞載荷，在材料內部造成局部應力集中，使纖維與基體的界面結合強度降低，終導至復合材料的彎曲性能降低。而真空吸附法的纖維/基體浸潤是在閉模狀態下進行的，通過導管將樹脂分布到整個基體上，因此預成型材料除能經受住流動樹脂的沖擊外，還有很好的浸潤性能。再用真空泵將基體和模具之間的空氣和揮發物抽掉，借助于大氣壓力使板材覆蓋于模具上而成型，有效的降低了孔隙率，在生產過程中再加以人工配合，基本上去除了孔隙的存在。
同手糊工藝相比，真空吸附的制品具有優良的內表面質量，提高了制品的表觀品質；含膠量低，纖維含量高，浸潤更均勻，增強了制品的強度和剛度，提高了制品質量。在設計結構時，真空吸附制品的厚度比手糊成型工藝的產品厚度減少，使得固化后產品重量比手糊產品的重量輕，大大解決了玻璃纖維產品比碳纖維產品重量高很多的問題。同時由于樹脂是真空導入，無需人工糊制，減輕了工人的勞動強度。工人只需做好充分的準備工作，同時在生產過程中做一些輔助性、監督性的工作。整個過程中只需要兩三人就可以完成整個鋪設，輕輕松松高質量的完成整個生產。從而節省了時間，減少了勞動消耗，同時鋪前期準備的物耗費用不高，一些材料可重復使用。這樣就可更進一步降低了生產成本。
4 真空吸附成型工藝輔助原材料性能
(1)真空袋薄膜
真空袋一般由柔軟的壓延薄膜形成的。這些薄膜一般為管狀或單層形式。
(2)密封膠帶
密封膠帶用于真空袋和模具之間的密封。密封膠帶必須有足夠的粘性跟模具表面粘貼的很好，但是又不能太粘，以免真空袋薄膜上的密封膠帶不能下來以備重新定位使用。在固化后，密封膠帶必須從模具表面上干凈的撕離下來。
(3)透氣氈
透氣氈能在固化周期期間熱電廠出真空袋里的空氣和揮發物，同時也用于吸收某些復合材料層板存有的多余樹脂。
(4)隔離膜[-page-]
絕大部分情況下隔離膜與層壓制品直接接觸，并把層壓制品和無脫模性的透氣氈隔離開?，F有隔離膜是根據固化溫度、壓力、制件的復雜程度以及樹脂體系而選擇。隔離膜通常提供有孔的以確保去除嵌入到層壓板里的空氣和揮發物，其膜的厚度從0.0012mm到0.05mm不等。
(5)脫模織布/剝離布
正如隔離膜一樣，脫?？棽家才c層壓制品直接接觸，是編織產品，具有很強的耐熱性能。隔離膜在固化的層板上留下很光潔的表面，剝離布提供干凈且無污染的表面以便之后的膠接或噴漆。
(6)壓敏膠帶
壓敏膠帶具有許多功能，如保護部件邊緣不被樹脂污染，固定真空袋中不同的物體。壓敏膠帶的薄膜和膠粘劑體系有多種。
(7)自粘型聚四氟乙烯工具脫模布
用于平坦或單曲面的模具，當用于模具表面時，可不使用脫模劑。
(8)螺旋包套
專門用于樹脂導流工藝，作為進樹脂的引流管。它在樹脂導流體系中使樹脂均勻地分散到各個流動線路。
(9)進樹脂管
是用聚酯做的，用于樹脂導流工藝，作為導流樹脂的抽真空管路使用。
(10)10Ω導流管
其功能與螺旋包套的功能相同，能更快捷地布置導流網絡，節省大量人工成本，使樹脂沿著一定方向流動。
(11)導流網
一種低成本產品，專門用于樹脂導流工藝，使樹脂均勻快速地滲透到制件的任何部位，是樹脂導流工藝中不可缺少的導流介質。
5 真空吸附成型工藝在風力發電玻璃鋼件上的應用
玻璃鋼風電產品是一種勞動密休型或技術密集型產品，它不僅是制成線型流暢、造型美觀的制品，還要輔之以合理的結構設計。目前國內生產大型的風機葉片(1.5MW以上)全部采用真空吸附技術，包括葉片中的抗剪腹板、大梁等重要結構件，這一趨勢也在向小型葉片方向發展，傳統的小葉片成型方法，如纏繞、手糊、袋壓、閉合模等正在逐步被真空吸附工藝所取代。[-page-]
風力發電機玻璃鋼件的另一部分是機艙罩和導流罩，雖然這類產品目前國內還是以手糊為主，但是這種局面正在發生改變。新近開模生產的廠家大部分采用真空吸附工藝進行生產，有的甚至在使用輕質RTM工藝，一些早的機艙罩企業也在適應新技術的前提下做出改進。
為了適應新時期行業競爭的新環境，使現有的技術經驗得到更大的發揮，同時又能在玻璃鋼行業里有更大的成果，在開發生產的各種玻璃鋼風機產品中積極應用真空吸附新技術。
6 結 論
在利用真空吸附工藝生產風機罩產品時，先要重視造型設計，學習國外先進的風機罩產品生產經驗，消化吸收，建造高檔次的玻璃鋼風機產品；其次要重視建造工藝，要不斷改進和完善，在建造中要精工細作，力求完美，要在原材料選用上下功夫，充分重視新材料的應用，以使產品性能更好、更完美，不能單純在降低原材料成本上動腦筋，須知外觀更美、性能更好的產品才能獲得客戶的認可，從而得到長期效益。
實踐證明，真空吸附技術的應用給玻璃鋼風機產品的生產和技術發展注入了新的活力。
真空吸附技術在玻璃鋼風機罩產品上的廣泛應用，必將提高風機產品的技術含量，同時能夠降低成本，從而提高我國風機產品工業在國際市場上的競爭力。
風是綠色能源之一，取之不盡，用之不竭。對于沿海地區、海島、灘涂、沙漠、草原牧區、山區和高原等有風地區均可使用。本產品可根據需要與電網聯網，使用風電，也可離網使用。風力發電機既可以用于觀賞，又節省成本，一舉兩得。從而為節省能源，建設和諧社會，共建美好家園。
1 序 言
風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到各國的重視，其蘊量巨大，的風能約為2.7*109MW，其中可利用的風能為2*107MW，比地壞上可開發利用的水能總量還要大10倍。風能儲量很大、分布面廣，僅陸地上的風能儲量約為2.53億千瓦。隨著經濟的發展，風能市場也迅速發展起來。近5年來，風能市場每年都以40%的速度增長。預計未來20至25年內，風能市場每年將遞增25%?，F在，風能發電成本已經下降到1980年時的1/5。隨著技術進步和環保事業的發展，風能發電在商業上將完全可以與燃煤發電競爭。
風力發電正在上形成一股熱潮，因為風力發電沒有燃料問題，也不存在產生輻射或空氣污染。風電行業發展比較迅速，但與國際風電行業的發展水平還有一定差距，風電行業的發展還有很多的阻礙因素。風電行業投資的高風險，必然為風電行業發展帶來高收益，不論是風電產業的經濟效益、社會效益，還是目前奉行的可持續發展和節約戰略，這些都為風電行業提供了很大的發展空間。
玻璃鋼作為一種較理想的結構材料和功能材料，近年來發展勢頭迅猛，尤其是在風電領域廣受青睞。先進復合材料玻璃鋼制造成本在總成本中所占的比重高達60~70%，如何從技術工藝上突破已是當今復合材料行業面臨的重要課題。真空吸附成型工藝這一低成本的復合材料成型技術由此應運而生。
真空吸附工藝是一種新型的低成本復合材料大型制件的成型技術。它是在真空狀態下排除纖維增強體中的氣體，利用樹脂的流動、滲透，實現對纖維及其織物的浸漬，并在室溫下進行固化，從而形成一定樹脂/纖維比例的工藝的方法。我國借鑒國外技術，經不斷改進后已使這種新型的真空輔助成型工藝趨于完善。
真空吸附工藝的操作僅需要一個單面的剛性模具用來鋪放纖維增強體，模具制造工序也大為簡化，費用大幅節省。對于大尺寸、[-page-] 大厚度的復合材料制件，它是一種十分有效的成型方法。采用以往的復合材料成型工藝，較大模具選材困難、成本昂貴，而且制造難度大，尤其是大厚度的風機罩、導流罩等結構件。真空輔助成型工藝制造的復合材料制件具有成本低、空隙含量小、產品性能好的優點，并具有很大的工藝靈活性，適合風力發電的葉片和風機罩、導流罩玻璃鋼制品的生產。真空吸附技術的成功應用，給玻璃鋼風機罩產品的工藝、生產和發展提供了廣闊的空間。
2 真空吸附成型工藝簡介
隨著玻璃鋼工業的發展，除了傳統的手糊和噴射外，出現了很多先進的經濟型的制造工藝和技術，如采用機器浸漬成型法成型，用氣壓法脫?？山档凸と藙趧訌姸龋且环N既能夠提高工效，確保質量，又能夠降低材料消耗的先進工藝方法。
真空吸附成型是一種成本較低的簡便成型方法。將玻璃纖維鋪層放在模具上后，鋪設導管和一些輔助性的設備，利用真空袋及密封膠密封，然后對玻璃纖維鋪層浸潤樹脂經加熱、抽真空，預浸料在大氣壓力或溫度作用下成型。
真空吸附成型工藝和傳統的工藝相比，不需要熱壓罐，僅在真空壓力下成型；無需加熱，可在室溫下固化，經后處理可在較高的溫度下使用；比手工方法制造的制件空隙率低、性能好、纖維含量高。
3 真空吸附成型工藝特點
真空吸附成型工藝能夠提高制品的內部和表面質量。工藝要求在預制件邊緣設置樹脂緩釋區，降低樹脂在制件邊緣的流動速度，實現樹脂對預制件的完全良好浸漬；通過在排氣系統中設置排氣通道的方法，使傳統工藝中的“點”排氣結構變為“線型”排氣結構，通過氣路結構調整，實現對真空袋內氣體的快速有效排放；根據被成型制品的結構，設計樹脂導流介質多層疊和鋪放結構，實現對樹脂流動狀態的有效控制，從而提高復雜制品成型工藝的可靠性和產品質量。真空吸附的工藝方法，輔材消耗低、經濟性好，同時可有效避免樹脂流入排氣通道，污染工裝設備。
復合材料制品的真空吸附成型工藝方法，包括單面模具準備、在模具上依次鋪放的預制件、脫模布、樹脂導流系統，在成型過程中的工藝裝備包括注膠系統，排氣口和用于系統密封的真空袋，其工藝關鍵在于樹脂注入系統中，在除樹脂注入端以外的其它方向上，設置樹脂阻流區。[-page-]
該成型技術特點是產品孔隙率低、性能與熱壓罐工藝接近，孔隙作為復合材料中的一種普遍存在的缺陷，在制備中有三個產生原因：①纖維未被樹脂完全浸潤，造成空氣被截留在其中；②熱固性樹脂的固化循環過程中和熱塑性樹脂的熔融加工過程中所產生的揮發物，這些揮發物或許是殘留的溶劑，化學反應的產物或樹脂中低分子量的成分；③纖維的團聚、堆積、與基體的不完全浸潤造成孔隙的存在。這些都會導致基體連續性遭到破壞，從而使其不能有效傳遞載荷，在材料內部造成局部應力集中，使纖維與基體的界面結合強度降低，終導至復合材料的彎曲性能降低。而真空吸附法的纖維/基體浸潤是在閉模狀態下進行的，通過導管將樹脂分布到整個基體上，因此預成型材料除能經受住流動樹脂的沖擊外，還有很好的浸潤性能。再用真空泵將基體和模具之間的空氣和揮發物抽掉，借助于大氣壓力使板材覆蓋于模具上而成型，有效的降低了孔隙率，在生產過程中再加以人工配合，基本上去除了孔隙的存在。
同手糊工藝相比，真空吸附的制品具有優良的內表面質量，提高了制品的表觀品質；含膠量低，纖維含量高，浸潤更均勻，增強了制品的強度和剛度，提高了制品質量。在設計結構時，真空吸附制品的厚度比手糊成型工藝的產品厚度減少，使得固化后產品重量比手糊產品的重量輕，大大解決了玻璃纖維產品比碳纖維產品重量高很多的問題。同時由于樹脂是真空導入，無需人工糊制，減輕了工人的勞動強度。工人只需做好充分的準備工作，同時在生產過程中做一些輔助性、監督性的工作。整個過程中只需要兩三人就可以完成整個鋪設，輕輕松松高質量的完成整個生產。從而節省了時間，減少了勞動消耗，同時鋪前期準備的物耗費用不高，一些材料可重復使用。這樣就可更進一步降低了生產成本。
4 真空吸附成型工藝輔助原材料性能
(1)真空袋薄膜
真空袋一般由柔軟的壓延薄膜形成的。這些薄膜一般為管狀或單層形式。
(2)密封膠帶
密封膠帶用于真空袋和模具之間的密封。密封膠帶必須有足夠的粘性跟模具表面粘貼的很好，但是又不能太粘，以免真空袋薄膜上的密封膠帶不能下來以備重新定位使用。在固化后，密封膠帶必須從模具表面上干凈的撕離下來。
(3)透氣氈
透氣氈能在固化周期期間熱電廠出真空袋里的空氣和揮發物，同時也用于吸收某些復合材料層板存有的多余樹脂。
(4)隔離膜[-page-]
絕大部分情況下隔離膜與層壓制品直接接觸，并把層壓制品和無脫模性的透氣氈隔離開?，F有隔離膜是根據固化溫度、壓力、制件的復雜程度以及樹脂體系而選擇。隔離膜通常提供有孔的以確保去除嵌入到層壓板里的空氣和揮發物，其膜的厚度從0.0012mm到0.05mm不等。
(5)脫模織布/剝離布
正如隔離膜一樣，脫?？棽家才c層壓制品直接接觸，是編織產品，具有很強的耐熱性能。隔離膜在固化的層板上留下很光潔的表面，剝離布提供干凈且無污染的表面以便之后的膠接或噴漆。
(6)壓敏膠帶
壓敏膠帶具有許多功能，如保護部件邊緣不被樹脂污染，固定真空袋中不同的物體。壓敏膠帶的薄膜和膠粘劑體系有多種。
(7)自粘型聚四氟乙烯工具脫模布
用于平坦或單曲面的模具，當用于模具表面時，可不使用脫模劑。
(8)螺旋包套
專門用于樹脂導流工藝，作為進樹脂的引流管。它在樹脂導流體系中使樹脂均勻地分散到各個流動線路。
(9)進樹脂管
是用聚酯做的，用于樹脂導流工藝，作為導流樹脂的抽真空管路使用。
(10)10Ω導流管
其功能與螺旋包套的功能相同，能更快捷地布置導流網絡，節省大量人工成本，使樹脂沿著一定方向流動。
(11)導流網
一種低成本產品，專門用于樹脂導流工藝，使樹脂均勻快速地滲透到制件的任何部位，是樹脂導流工藝中不可缺少的導流介質。
5 真空吸附成型工藝在風力發電玻璃鋼件上的應用
玻璃鋼風電產品是一種勞動密休型或技術密集型產品，它不僅是制成線型流暢、造型美觀的制品，還要輔之以合理的結構設計。目前國內生產大型的風機葉片(1.5MW以上)全部采用真空吸附技術，包括葉片中的抗剪腹板、大梁等重要結構件，這一趨勢也在向小型葉片方向發展，傳統的小葉片成型方法，如纏繞、手糊、袋壓、閉合模等正在逐步被真空吸附工藝所取代。[-page-]
風力發電機玻璃鋼件的另一部分是機艙罩和導流罩，雖然這類產品目前國內還是以手糊為主，但是這種局面正在發生改變。新近開模生產的廠家大部分采用真空吸附工藝進行生產，有的甚至在使用輕質RTM工藝，一些早的機艙罩企業也在適應新技術的前提下做出改進。
為了適應新時期行業競爭的新環境，使現有的技術經驗得到更大的發揮，同時又能在玻璃鋼行業里有更大的成果，在開發生產的各種玻璃鋼風機產品中積極應用真空吸附新技術。
6 結 論
在利用真空吸附工藝生產風機罩產品時，先要重視造型設計，學習國外先進的風機罩產品生產經驗，消化吸收，建造高檔次的玻璃鋼風機產品；其次要重視建造工藝，要不斷改進和完善，在建造中要精工細作，力求完美，要在原材料選用上下功夫，充分重視新材料的應用，以使產品性能更好、更完美，不能單純在降低原材料成本上動腦筋，須知外觀更美、性能更好的產品才能獲得客戶的認可，從而得到長期效益。
實踐證明，真空吸附技術的應用給玻璃鋼風機產品的生產和技術發展注入了新的活力。
真空吸附技術在玻璃鋼風機罩產品上的廣泛應用，必將提高風機產品的技術含量，同時能夠降低成本，從而提高我國風機產品工業在國際市場上的競爭力。
風是綠色能源之一，取之不盡，用之不竭。對于沿海地區、海島、灘涂、沙漠、草原牧區、山區和高原等有風地區均可使用。本產品可根據需要與電網聯網，使用風電，也可離網使用。風力發電機既可以用于觀賞，又節省成本，一舉兩得。從而為節省能源，建設和諧社會，共建美好家園。
