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{生产工艺技术}真空工艺

真空树脂导入工艺在风电机舱罩中的应用

风电2010-05-0709:03:30阅读265评论0字号：大中小

0引言

“真空树脂导入工艺”(VRIP)，又称为“真空辅助树脂扩散模塑工艺”(VARIM),或“真空辅

助树脂转移模塑工艺”(VARTM)。该工艺原理为借助真空的驱动，把树脂注入预制成形的增强

材料中，模具由柔性膜和刚性半模组成。由于增强材料为真空所压紧，树脂的渗透速度一般

较慢，要依靠导流介质（导流布或导流管）的帮助，这就是Seemann发明的专利技术

SCRIMP。SCRIMP的基本原理是利用导流介质，在部件表面形成高流速的渗透区，使树脂迅速

达到产品的整个表面，浸渍主要是通过厚度方向来实现，从而大大缩短了树脂的渗透途径和

时间，依靠高真空度，制品的孔隙率可达到1％一1.5%,纤维体积含量在50%以上。SCRIMP的

另一种工艺是在芯材上开槽，织物放在芯材的上方，树脂在槽内流动，其速度快于在导流介

质中的流动。

机舱罩是风电设备的重要部件，由于风机总是在较为恶劣的气象环境中工作，风电机舱罩要

满足如下技术要求：

(1)空气动力学负载：承担风速达70m/s的空气动力负载。

（2）人员站立负载：为安装和维修要求，机罩上的任何点都能承担一个人站立，设计要求在

每5X103mm2的面积上，受力80Kg时材料弯曲变形不超过0.5cm。

(3)疲劳负载：承受相当20年的疲劳损害。

(4)在下述环境中工作20年，材料性能不发生明显变化。

紫外照射：幅射强度：1000W/M2..,耐油脂：尤其是要耐机内所用的油脂；·工作湿度：达

95%..,工作温度：-10℃-+40℃，极端情况可达-20℃~+50℃。

由此作为机舱罩的复合材料要求具有：

(1)使用寿命20年;(2)适合于机舱罩的工作环境，如耐油、耐湿、耐紫外照射等;(3)材料容

易买到;(4)价格可以接受;(5)可维修，这是大型产品所必须的；(6)材料力学性能满足设计要

求，尤其是刚性要好;(7)抗疲劳性能好;(8)有一定的阻燃性能。以真空导入工艺制作的风电

机舱罩己在天津优利康达公司投入生产(图1和图2)

1真空树脂导入工艺和手糊工艺的比较

目前用于风电机舱罩制造的材料主要为聚酯玻璃纤维复合材料，成型工艺主要为手糊工艺和

真空树脂导入工艺，两者的优缺点比较如下：

手糊工艺(Handlay-up)是一种开模工艺，目前在玻璃纤维增强的聚酯复合材料中占65%。他

的优点是在模具的形状改变上有很大的自由度，模具价格低，适应性强、产品性能得到市场

认可和投资少等。所以特别适合于小公司，也适合于船舶及航空航天产业，这儿通常是一次

性的大部件。但该工艺也存在一系列问题，如可挥发有机物(VOC)排放超标、对操作人员的健

康影响大、人员易流失、许用材料限制多、产品性能低，树脂浪费并且用量大等，尤其是产

品质量不稳定，产品的玻纤和树脂比例、部件厚度、层材制造速率、层材的均匀性等都受操

作人员的影响，要求操作人员有较好的技术、经验和素质。手糊产品的树脂含量一般在50%-70

％左右。开模工艺的VOC排放超过500PPm，苯乙烯的挥发量高达使用量的35%-45%。而各国

规定都在50-100PPm。目前国外大都改用环戊二烯(DCPD)或其它低苯乙烯释放树脂，但苯乙

烯作为单体还没有好的替代品。[]

真空树脂导入工艺是近20年来发展的低成本制造工艺，尤适合于大型产品的制造。其优点如

下：

(1)产品性能优良，成品率高。在同样原材料的情况下，与手糊构件相比，真空树脂导入工艺

成型构件的强度、刚度及其它的物理特性可提高30%-50%以上（表1）。工艺稳定后成品率可

接近100%。

表1典型聚酯玻璃钢性能比较

增强材料无捻粗纱布双抽向织物无捻粗纱布双抽向织物

成型工艺手糊手糊真空树脂扩散真空树脂扩散

玻纤含量45506065

拉伸强度（MPa）273.2389383.5480

拉伸模量（GPa）13.518.517.92