制備用于真空樹脂傳遞模制的模具的方法
【技術領域】
[0001]本發明描述了一種制備用于真空樹脂傳遞模制的模具的方法及其用途，剝落板層用于在模具表面處生成真空流動拓撲的用途，以及用于風輪機葉片的模具。
【背景技術】
[0002]風輪機轉子葉片在常規上使用諸如封閉模具鑄造技術的技術來制造，在封閉模具鑄造技術中可以模制整個葉片。玻璃纖維墊用于將構件層構建在適合形狀的模具中，且墊層與樹脂結合且在模具中固化，以得到纖維增強的聚合物或玻璃增強的塑料，其大體上簡稱為〃玻璃纖維"。
[0003]為了便于在固化之后使精整的玻璃纖維構件脫模，模具通常涂布有脫模劑，如，適合的蠟，以便樹脂不會與模具結合。在構建玻璃纖維層之前，脫模劑施加到模具上。已知的脫模劑為聚乙烯醇、硅酮蠟、滑蠟等。脫模劑必須以均勻的層被施加，且如果固化葉片的外表面也要光滑，則該層必須絕對光滑。然而，不容易施加脫模劑來滿足這些要求，且結果可為不平或凹入的構件表面。作為備選，使構件層與模具表面的化學結合最小化的表面處理或其它策略被常規地使用以有助于鑄造葉片的分開過程。
[0004]在EP238131A1中，描述了一種在模具中模制風輪機葉片的方法，其中葉片本體的構件層鑄造在利用真空保持就位的塑料膜(也稱為真空膜)上。更具體而言，該方法包括以下步驟:將膜施加到模具的內表面上、將風輪機葉片的構件層組裝在膜上；執行固化步驟來硬化構件層；以及隨后使固化的風輪機葉片與模具分開。該方法優于使用脫模劑的方法，因為降低了模具的結構要求，改善了鑄件的表面質量，且減少了循環時間。
[0005]然而，當在真空膜上鑄造時，在鑄造過程期間有必要將真空膜保持在模具上。尤其是，在使用真空膜時存在兩個主要挑戰，即，避免真空膜上的褶皺以及允許在真空膜下方的真空流動。
【發明內容】
[0006]因此，本發明的一個目的在于提供一種用于真空傳遞模制過程的改善的模具，且尤其是用于制造風輪機葉片的模具，且從而克服了上文所述的問題。
[0007]本發明的目的通過根據權利要求1的制備模具的方法、權利要求10的用途、根據權利要求11的剝落板層的用途和根據權利要求14的風輪機葉片的模具來實現。
[0008]制備用于真空樹脂傳遞模制的具有帶真空流動拓撲的模腔表面的模具的根據本發明的方法包括以下步驟:將一定數目的剝落板層壓入未固化的樹脂層中來構建模腔表面，固化樹脂層的樹脂，以及分開剝落板層來在模腔表面中生成真空流動拓撲。
[0009]該方法的顯著優點在于，該方法在模腔的表面上產生了平坦表面拓撲。該表面拓撲可用于任何防真空泄漏模具，且不限于用于風輪機葉片的模具，雖然以下描述主要涉及那些模具。
[0010]所產生的平坦表面拓撲包括表面上的細通道圖案，其允許真空從大體上在真空輔助樹脂傳遞過程中使用的真空膜下方除去所有氣穴。該優點通過模具表面中的細通道的十分規則的圖案實現，允許了真空達到真空膜下方的大部分區域或幾乎每個區域部分，換言之，真空膜與模腔中的模具表面之間。因此，相比于具有光滑模具表面的模具，沒有施加真空的轉角中的空穴和區域的問題通過由根據本發明的方法產生的平坦表面拓撲可容易地被改善。
[0011]由于模腔中的所有模具表面上的改善的真空生成，故可同時避免真空膜中的褶皺，尤其是在制備有此新表面拓撲的模具的隨后使用中使用柔性真空膜時，真空膜例如由聚乙烯醇(PVA)制成。
[0012]使用真空膜的該技術的其它優點排除了對脫模劑的需要，以便不再需要利用脫模劑來涂布模具的內側表面(或’內表面’)，且不再需要從固化的風輪機葉片除去脫模劑的殘跡。以此方式，在制造過程中可產生可觀的節省，而不必使用昂貴制備的模具。相反地，單片膜可簡單地展開來襯于模具。在模制的風輪機葉片固化之后，例如，如果可結合的膜如熱塑性聚氨基甲酸酯(TPU)膜被用于真空膜，膜可容易地與風輪機葉片分開，或其可簡單地留在表面上。膜可為淺色的/不透明的，或簡單地著色且用作一類底漆。
[0013]因此，根據本發明的方法制備的特定模具拓撲在用于模制風輪機葉片的模具中時具有大量優點。具體的真空輔助樹脂傳遞將不會詳細描述，因為這已經在本文通過引入而包括在本文中的EP2388131A1中被充分描述。
[0014]根據本發明的另一個方面，本發明涉及上述方法用于制備用于風輪機葉片的新模具的用途。如此制備的模具具有有利的新真空流動拓撲。因此，由此獲得的模具有利地用于真空輔助樹脂傳遞過程，例如，用于模制風輪機葉片。
[0015]作為備選，前文所述的本發明的方法還可用于在模具中生成新的真空流動拓撲，例如，具有常規光滑表面的現有或老的模具，且尤其是適用于制備風輪機葉片的模具。因此，可能容易使用具有以過去的常規工藝由脫模劑處理的表面的模具，且通過根據本發明的方法向該模具提供新的真空流動拓撲。
[0016]還有利的是，本發明的方法因此還用于更新舊的模具。如果表面被破壞，則有可能修理表面，而不需要在實施根據本發明的方法時將新表面拓撲施加到模具上的附加制備后步驟。
[0017]本發明的另一個方面在于使用剝落板層來在用于風輪機葉片的模具的表面處生成真空流動拓撲。因此，在使用具有用于生成模具表面中的真空流動通道的特定線結構的剝落板層時可實現上述優點，從而生成真空流動拓撲。通過使用剝落板層，在固化樹脂時可在模具的樹脂層中產生平坦圖案(具體是十分規則圖案)。
[0018]因此，本發明還提供了一種用于具有新穎真空流動拓撲的風輪機葉片的模具。根據本發明的模具可由如前文所述的本發明的方法制備。尤其，通過將一定數目的剝落板層壓入未固化的樹脂層來構建模腔表面、固化樹脂層的樹脂和分開剝落板層的步驟，可在模腔表面中生成特定的真空流動拓撲。
[0019]本發明的特別有利的實施例和特征由如以下描述中披露的從屬權利要求給出。實施例的特征可根據需要進行組合來得到其它實施例。
[0020]根據本發明的制備模具的方法有利地使用剝落板層的織物圖案來在模具的模腔的表面上產生真空流動通道圖案。當制備具有該特定紋理的表面的新模具時，將一定數目的復合纖維層包裝到用于形成模腔的塞上的常用過程可以以使用剝落板層作為第一層開始。更具體而言，剝落板層包裝在用于形成模腔的塞上，隨后將用于樹脂層的樹脂和其它模具形成層組裝在剝落板層上，從而將剝落板層壓入未固化的樹脂層中。在將其他模具形成層組裝在剝落板層的該第一層上之后，樹脂可固化，且剝落板層可從模具分開或除去，以在模具的表面上、尤其是在模腔處留下特定的真空流動拓撲。因此，本發明的方法適用于改變用于真空輔助樹脂傳遞模制過程的制備模具的常用工藝。相比于用于制備模具的常用工藝，優點在于只需要多幾個步驟，但可整體地向表面提供流動通道拓撲。
[0021]通常，通過在光滑表面中切割或銑削出流動通道來制備這些流動通道，流動通道然后連接到真空噴嘴上，經由真空噴嘴，空氣從真空膜與模具的光滑內表面之間被吸出。因此，新方法具有的優點在于，需要更少步驟，且由于真空流動通道的平坦圖案，故表面拓撲更規則。
[0022]在該方法中，模具形成層優選由常用材料如樹脂復合層構成。因此，組裝其它模具形成層的步驟優選包括:鋪設一定數目的此類樹脂復合層，例如，如玻璃纖維層。
[0023]在固化樹脂層和復合層樹脂之后，通過固化樹脂層形成的模具可在使剝落板層與固化樹脂層分開之前或與該分開同時地從塞脫模。取決于樹脂材料的性質和使用的剝落板層，尤其取決于剝落板層與樹脂之間的粘合力，該步驟將在使模具與塞分開時自動地完成。
[0024]作為備選，本發明的方法可用于向現有的模具或單獨地制備的模具的表面提供真空流動拓撲。在該備選實施例中，該方法優選包括將樹脂層施加到模具的模腔的表面的一部分或整個表面上的步驟。該表面可在此步驟之前被處理或清潔，以便使表面對此步驟準備好。如果用于制備特定拓撲的樹脂需要特定的預處理來粘合模具表面，則有可能利用特定底漆或機械制備物等來進行預處理。
[0025]在施加樹脂層之后，一定數目如一個、兩個或甚至更多(例如，三個、四個或多達10個或更多的更大數量)的剝落板層布置在樹脂層上。布置在樹脂層上作為最上層的剝落板層為將紋理圖案賦予樹脂的層，且因此選擇成使得紋理允許在固化樹脂且使剝落板層從固化樹脂層分離之后產生足夠的真空流動通道圖案。
[0026]在剝落板層組裝在樹脂層中或上之后，真空膜或箔片如塑料箔片可布置在剝落板層上，以便緊密地閉合由此生成的層壓復合結構。真空然后可施加到模具上，且剝落板層從而壓入樹脂層中。
[0027]在固化樹脂層的樹脂之后，例如，通過加熱層壓復合結構或通過施加任何其它適合的固化過程，剝落板層和真空膜可分開來生成真空流動拓撲或在由固化樹脂制成的模腔表面中生成真空流動拓撲。可適當地由熱來固化的樹脂層的示例性樹脂是熱固性樹脂，如環氧樹脂。
[0028]為了改善剝落板層的浸漬，根據另一個實施例的方法包括以過量樹脂浸漬剝落板層的可選步驟。過量樹脂意思是例如樹脂的附加層可滾到剝落板層的頂部上，以便確保剝落板層充分充滿樹脂，以便剝落板層的所有部分都浸漬有樹脂。重要的是知道該拓撲僅可在剝落板層完全壓入樹脂且從而將紋理結構傳遞至樹脂的情況下才實現。
[0029]尤其是在使用過量樹脂的情況下，有利的是將過濾材料層置