制备用于真空树脂传递模制的模具的方法
【技术领域】
[0001]本发明描述了一种制备用于真空树脂传递模制的模具的方法及其用途，剥落板层用于在模具表面处生成真空流动拓扑的用途，以及用于风轮机叶片的模具。
【背景技术】
[0002]风轮机转子叶片在常规上使用诸如封闭模具铸造技术的技术来制造，在封闭模具铸造技术中可以模制整个叶片。玻璃纤维垫用于将构件层构建在适合形状的模具中，且垫层与树脂结合且在模具中固化，以得到纤维增强的聚合物或玻璃增强的塑料，其大体上简称为〃玻璃纤维"。
[0003]为了便于在固化之后使精整的玻璃纤维构件脱模，模具通常涂布有脱模剂，如，适合的蜡，以便树脂不会与模具结合。在构建玻璃纤维层之前，脱模剂施加到模具上。已知的脱模剂为聚乙烯醇、硅酮蜡、滑蜡等。脱模剂必须以均匀的层被施加，且如果固化叶片的外表面也要光滑，则该层必须绝对光滑。然而，不容易施加脱模剂来满足这些要求，且结果可为不平或凹入的构件表面。作为备选，使构件层与模具表面的化学结合最小化的表面处理或其它策略被常规地使用以有助于铸造叶片的分开过程。
[0004]在EP238131A1中，描述了一种在模具中模制风轮机叶片的方法，其中叶片本体的构件层铸造在利用真空保持就位的塑料膜(也称为真空膜)上。更具体而言，该方法包括以下步骤:将膜施加到模具的内表面上、将风轮机叶片的构件层组装在膜上；执行固化步骤来硬化构件层；以及随后使固化的风轮机叶片与模具分开。该方法优于使用脱模剂的方法，因为降低了模具的结构要求，改善了铸件的表面质量，且减少了循环时间。
[0005]然而，当在真空膜上铸造时，在铸造过程期间有必要将真空膜保持在模具上。尤其是，在使用真空膜时存在两个主要挑战，即，避免真空膜上的褶皱以及允许在真空膜下方的真空流动。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的一个目的在于提供一种用于真空传递模制过程的改善的模具，且尤其是用于制造风轮机叶片的模具，且从而克服了上文所述的问题。
[0007]本发明的目的通过根据权利要求1的制备模具的方法、权利要求10的用途、根据权利要求11的剥落板层的用途和根据权利要求14的风轮机叶片的模具来实现。
[0008]制备用于真空树脂传递模制的具有带真空流动拓扑的模腔表面的模具的根据本发明的方法包括以下步骤:将一定数目的剥落板层压入未固化的树脂层中来构建模腔表面，固化树脂层的树脂，以及分开剥落板层来在模腔表面中生成真空流动拓扑。
[0009]该方法的显著优点在于，该方法在模腔的表面上产生了平坦表面拓扑。该表面拓扑可用于任何防真空泄漏模具，且不限于用于风轮机叶片的模具，虽然以下描述主要涉及那些模具。
[0010]所产生的平坦表面拓扑包括表面上的细通道图案，其允许真空从大体上在真空辅助树脂传递过程中使用的真空膜下方除去所有气穴。该优点通过模具表面中的细通道的十分规则的图案实现，允许了真空达到真空膜下方的大部分区域或几乎每个区域部分，换言之，真空膜与模腔中的模具表面之间。因此，相比于具有光滑模具表面的模具，没有施加真空的转角中的空穴和区域的问题通过由根据本发明的方法产生的平坦表面拓扑可容易地被改善。
[0011]由于模腔中的所有模具表面上的改善的真空生成，故可同时避免真空膜中的褶皱，尤其是在制备有此新表面拓扑的模具的随后使用中使用柔性真空膜时，真空膜例如由聚乙烯醇(PVA)制成。
[0012]使用真空膜的该技术的其它优点排除了对脱模剂的需要，以便不再需要利用脱模剂来涂布模具的内侧表面(或’内表面’)，且不再需要从固化的风轮机叶片除去脱模剂的残迹。以此方式，在制造过程中可产生可观的节省，而不必使用昂贵制备的模具。相反地，单片膜可简单地展开来衬于模具。在模制的风轮机叶片固化之后，例如，如果可结合的膜如热塑性聚氨基甲酸酯(TPU)膜被用于真空膜，膜可容易地与风轮机叶片分开，或其可简单地留在表面上。膜可为浅色的/不透明的，或简单地着色且用作一类底漆。
[0013]因此，根据本发明的方法制备的特定模具拓扑在用于模制风轮机叶片的模具中时具有大量优点。具体的真空辅助树脂传递将不会详细描述，因为这已经在本文通过引入而包括在本文中的EP2388131A1中被充分描述。
[0014]根据本发明的另一个方面，本发明涉及上述方法用于制备用于风轮机叶片的新模具的用途。如此制备的模具具有有利的新真空流动拓扑。因此，由此获得的模具有利地用于真空辅助树脂传递过程，例如，用于模制风轮机叶片。
[0015]作为备选，前文所述的本发明的方法还可用于在模具中生成新的真空流动拓扑，例如，具有常规光滑表面的现有或老的模具，且尤其是适用于制备风轮机叶片的模具。因此，可能容易使用具有以过去的常规工艺由脱模剂处理的表面的模具，且通过根据本发明的方法向该模具提供新的真空流动拓扑。
[0016]还有利的是，本发明的方法因此还用于更新旧的模具。如果表面被破坏，则有可能修理表面，而不需要在实施根据本发明的方法时将新表面拓扑施加到模具上的附加制备后步骤。
[0017]本发明的另一个方面在于使用剥落板层来在用于风轮机叶片的模具的表面处生成真空流动拓扑。因此，在使用具有用于生成模具表面中的真空流动通道的特定线结构的剥落板层时可实现上述优点，从而生成真空流动拓扑。通过使用剥落板层，在固化树脂时可在模具的树脂层中产生平坦图案(具体是十分规则图案)。
[0018]因此，本发明还提供了一种用于具有新颖真空流动拓扑的风轮机叶片的模具。根据本发明的模具可由如前文所述的本发明的方法制备。尤其，通过将一定数目的剥落板层压入未固化的树脂层来构建模腔表面、固化树脂层的树脂和分开剥落板层的步骤，可在模腔表面中生成特定的真空流动拓扑。
[0019]本发明的特别有利的实施例和特征由如以下描述中披露的从属权利要求给出。实施例的特征可根据需要进行组合来得到其它实施例。
[0020]根据本发明的制备模具的方法有利地使用剥落板层的织物图案来在模具的模腔的表面上产生真空流动通道图案。当制备具有该特定纹理的表面的新模具时，将一定数目的复合纤维层包装到用于形成模腔的塞上的常用过程可以以使用剥落板层作为第一层开始。更具体而言，剥落板层包装在用于形成模腔的塞上，随后将用于树脂层的树脂和其它模具形成层组装在剥落板层上，从而将剥落板层压入未固化的树脂层中。在将其他模具形成层组装在剥落板层的该第一层上之后，树脂可固化，且剥落板层可从模具分开或除去，以在模具的表面上、尤其是在模腔处留下特定的真空流动拓扑。因此，本发明的方法适用于改变用于真空辅助树脂传递模制过程的制备模具的常用工艺。相比于用于制备模具的常用工艺，优点在于只需要多几个步骤，但可整体地向表面提供流动通道拓扑。
[0021]通常，通过在光滑表面中切割或铣削出流动通道来制备这些流动通道，流动通道然后连接到真空喷嘴上，经由真空喷嘴，空气从真空膜与模具的光滑内表面之间被吸出。因此，新方法具有的优点在于，需要更少步骤，且由于真空流动通道的平坦图案，故表面拓扑更规则。
[0022]在该方法中，模具形成层优选由常用材料如树脂复合层构成。因此，组装其它模具形成层的步骤优选包括:铺设一定数目的此类树脂复合层，例如，如玻璃纤维层。
[0023]在固化树脂层和复合层树脂之后，通过固化树脂层形成的模具可在使剥落板层与固化树脂层分开之前或与该分开同时地从塞脱模。取决于树脂材料的性质和使用的剥落板层，尤其取决于剥落板层与树脂之间的粘合力，该步骤将在使模具与塞分开时自动地完成。
[0024]作为备选，本发明的方法可用于向现有的模具或单独地制备的模具的表面提供真空流动拓扑。在该备选实施例中，该方法优选包括将树脂层施加到模具的模腔的表面的一部分或整个表面上的步骤。该表面可在此步骤之前被处理或清洁，以便使表面对此步骤准备好。如果用于制备特定拓扑的树脂需要特定的预处理来粘合模具表面，则有可能利用特定底漆或机械制备物等来进行预处理。
[0025]在施加树脂层之后，一定数目如一个、两个或甚至更多(例如，三个、四个或多达10个或更多的更大数量)的剥落板层布置在树脂层上。布置在树脂层上作为最上层的剥落板层为将纹理图案赋予树脂的层，且因此选择成使得纹理允许在固化树脂且使剥落板层从固化树脂层分离之后产生足够的真空流动通道图案。
[0026]在剥落板层组装在树脂层中或上之后，真空膜或箔片如塑料箔片可布置在剥落板层上，以便紧密地闭合由此生成的层压复合结构。真空然后可施加到模具上，且剥落板层从而压入树脂层中。
[0027]在固化树脂层的树脂之后，例如，通过加热层压复合结构或通过施加任何其它适合的固化过程，剥落板层和真空膜可分开来生成真空流动拓扑或在由固化树脂制成的模腔表面中生成真空流动拓扑。可适当地由热来固化的树脂层的示例性树脂是热固性树脂，如环氧树脂。
[0028]为了改善剥落板层的浸渍，根据另一个实施例的方法包括以过量树脂浸渍剥落板层的可选步骤。过量树脂意思是例如树脂的附加层可滚到剥落板层的顶部上，以便确保剥落板层充分充满树脂，以便剥落板层的所有部分都浸渍有树脂。重要的是知道该拓扑仅可在剥落板层完全压入树脂且从而将纹理结构传递至树脂的情况下才实现。
[0029]尤其是在使用过量树脂的情况下，有利的是将过滤材料层置