Анализа основне вредности примене површинске простирке од фибергласа у формирању лопатица ветротурбине
Површинска простирка од фибергласа, као кључни помоћни материјал у области композитних материјала, игра незаменљиву улогу у побољшању квалитета површине композитних производа, побољшању чврстоће међуслојног везивања и оптимизацији заштитних перформанси захваљујући равномерној дистрибуцији влакана, одличној пропусности ваздуха и добрим својствима влажења смоле. Његови материјали обухватају различите врсте, укључујући фиберглас, полиестерска влакна и карбонска влакна, а процес производње постаје све зрелији. Његове примене су продрле у више сектора-са високим растом као што су енергија ветра, аутомобилска индустрија, хемијска индустрија и грађевинарство. Што се тиче величине тржишта, површинске простирке, као основна под-категорија производа за простирке, имају користи од брзог развоја индустрије композитних материјала на нижем току, при чему и глобално и кинеско тржиште показују стабилан раст, доносећи широке могућности за развој индустријским предузећима.
И. Основни сценарији примене
Композитно обликовање лопатица ветротурбина Вођена глобалним циљевима „двоструког угљеника“, индустрија енергије ветра улази у период брзог развоја. Као основна компонента ветрогенератора, лопатицама ветротурбина је потребан пројектовани век од 20-25 година или више и морају да издрже дуготрајно излагање сложеним окружењима као што су јака оптерећења ветром, ултраљубичасто зрачење и наизменичне промене температуре и влажности, постављајући строге захтеве за квалитет обликовања композитних материјала. Површински филц, као кључни ојачавајући и заштитни материјал у обликовању композита лопатица ветротурбина, широко се користи у основним деловима као што су шкољке лопатица, врхови и предње ивице. Вредност његове примене се углавном огледа у следећа три аспекта:
(И) Побољшање глаткоће површине и аеродинамичких перформанси: Аеродинамичке перформансе лопатица ветротурбина директно одређују ефикасност производње енергије, захтевајући храпавост површине лопатице Ра мању или једнаку 15 μм. Површински филц од фибергласа, са својим финим влакнима и равномерним ширењем, полаже се као крајњи слој у процесу полагања композита сечива, ефикасно маскирајући текстуру основног материјала за ојачавање (као што је фиберглас тканина) и испуњавајући микропоре. Након импрегнације и очвршћавања смолом, формира глатку, равну површину, смањујући отпор ветру и побољшавајући аеродинамичку ефикасност сечива. Истовремено, глатка површина смањује штету од ерозије кишнице и абразије песка и прашине, продужавајући век трајања.
(ИИ) Повећање чврстоће међуслојне везе и стабилности структуре: Лопатице ветротурбине морају да издрже поновљена оптерећења савијања и торзије током рада, а раслојавање међуслоја је уобичајен начин квара. Површинска филцана влакна су насумично распоређена, формирајући "мост" између композитних слојева како би ефикасно пренели напон и побољшали међуламинарну чврстоћу на смицање и отпорност на удар. Штавише, добра квашење површине филца смолом обезбеђује уједначену дистрибуцију смоле, избегавајући дефекте као што су недовољно смоле или мехурићи, побољшавајући укупан интегритет и стабилност структуре сечива и обезбеђујући безбедан рад под дуготрајним-оптерећењима.
(ИИИ) Оптимизација заштитних перформанси и издржљивости Лопатице ветротурбине су изложене спољашњем окружењу током дужег временског периода, што захтева отпорност на различите облике корозије, укључујући УВ старење, влажну топлотну корозију и ерозију сланом спрејом (енергија ветра на мору). Површински филц, у комбинацији са специјализованом смолом, формира густ заштитни слој на површини сечива, смањујући ефекат деградације УВ зрачења на смолу матрикса, минимизирајући продирање влаге и побољшавајући отпорност сечива на старење и корозију. За лопатице ветротурбина на мору, употреба површинског филца од стаклених влакана са одличном отпорношћу на слани спреј може ефикасно да одложи ерозију лопатице од стране морског окружења, обезбеђујући њен радни век у тешким условима.
(ИВ) Кључни процеси примене У процесу обликовања лопатица ветротурбине, полагање површинског филца се обично комбинује са процесима као што су ручно полагање{0}}лијевање и вакуумско бризгање. Прво, гел премаз се равномерно наноси на површину калупа за сечиво. Након што се гел премаз очврсне у полу- стање, поставља се подлога, која обезбеђује чврсту везу између површинске простирке и гел премаза, без бора и мехурића. Затим се полажу материјали за ојачање као што су фиберглас тканина и једносмерна тканина. Затим се користи процес вакуумског убризгавања да би се сви материјали за ојачање у потпуности импрегнирали смолом. Коначно, отирач се очвршћава топлотом, уклања из калупа и обрезује како би се завршио процес обликовања. Што се тиче избора материјала, површинске простирке за лопатице ветротурбина првенствено користе Е- стаклена влакна, са пречником влакана који се обично креће од 9-13 μм, дужине од 6-25 мм, и распоном основне тежине од 30-120 г/㎡, балансирајући квалитет обликовања и чврстоћу структуре.
ИИ. Главни производни процеси
Детаљно објашњење процеса мокрог обликовања Производни процеси за површинске простирке се углавном деле на мокро обликовање, суво обликовање и вруће пресовање. Међу њима, процес мокрог обликовања постао је главни производни процес за површинске простирке које се користе у лопатицама ветротурбина и врхунским{1}}производима од фибергласа због својих предности као што су глатка површина производа, уједначена дистрибуција влакана и добра импрегнација смолом. Конкретно, велика већина простирки од стаклопластике се производи поступком мокрог обликовања. Следеће детаљно описује ток процеса, основне технологије и кључну опрему за мокро{4}}обликовање површинских простирки од стаклопластике.
Глобалним тржиштем простирки од стаклопластике, сегментираним по типу производа, доминира технологија мокрих{0}}процеса.
(И) Дефиниција и предности мокрог-процеса калуповања Мокрим-поступком ливења је метода производње нетканог материјала развијена од технологије производње папира. Као главну сировину користи сецкана стаклена влакна. Влакна се распршују у воденом раствору, додају се специјални хемијски адитиви, а процес укључује обликовање, дехидратацију, одређивање величине, сушење и очвршћавање да би се добио материјал налик на простирку-. Основне предности овог процеса су: влакна се могу у потпуности распршити у води, што резултира уједначеном дистрибуцијом влакана и конзистентном дебљином у површинској простирци; производ има одличну пропусност ваздуха, олакшава брзо продирање смоле и ефикасно елиминише дефекте ваздушних мехурића током обликовања композитног материјала; и може да произведе ултра-танке простирке (тежина грама < 50 г/м²), испуњавајући захтеве за површинско обликовање различитих производа.
(ИИ) Комплетна дијаграм тока процеса Комплетан ток процеса за мокро обликовање подлоге од стаклених влакана је следећи: Сечење стрништа од стаклопластике → Вагање и дозирање → Припрема суспензије (дисперзија, складиштење суспензије) → Одређивање величине → Дехидратација и обликовање → Димензионисање → Сушење и очвршћавање → Резање → Намотавање → Паковање. Основне функције и кључне оперативне тачке сваког критичног процеса су следеће:
1. Сечење стабла од фибергласа Континуирани филаменти од стаклених влакана (углавном од Е-стакла или Ц-стакла) се бирају и шишају помоћу уздужних резача за котрљање или попречних резача, контролишући дужину влакана у опсегу од 3-25 мм (6- површина се уобичајено користи за ветар 6{{11}1) са пречником једне нити од 3-16μм. Садржај влаге у влакнима са стрнилом треба контролисати на 6%-10% да би се избегло утицај на накнадни ефекат дисперзије. Да би се побољшала дисперзибилност влакана у води, неки филаменти су претходно третирани средством за влажење растворљивом у води. Почупана влакна која садрже средства за влажење могу се чувати више од 6 месеци; ако се користе водено вучена влакна (без средстава за влажење), морају се употребити у року од 72 сата, иначе ће површинска хидролиза довести до приањања и смањења чврстоће.
2. Процес целулозе (Цоре Процесс) Основни циљ процеса целулозе је равномерно дисперговање сецканих стаклених влакана у воденом раствору како би се формирала стабилна суспензија влакана. Овај процес захтева строгу контролу параметара као што су концентрација пулпе, пХ вредност и количина хемијских адитива.
3. Одређивање величине и одводњавање Калуповање Припремљена пулпа се пумпа у резервоар за разблаживање ради даљег разблаживања до потребне концентрације за обликовање (0,01%-1,0%), а затим се убацује у пред-мрежасту кутију. Пре-месх кутија је опремљена степенастим дифузорима и перфорираним плочама за постизање равномерне бочне дистрибуције пулпе. Након тога, пулпа се одводи континуирано нагнутом транспортном траком за формирање, где се подвргава гравитационом одводњавању и вакуумском одводњавању у два резервоара за присилно одводњавање да би се формирао мокри филц. Током одводњавања, брзина одводњавања се контролише подешавањем перфорираних плоча у резервоарима за одводњавање како би се обезбедила бочна униформност влажног филца; ширина одводњавања се контролише подешавањем преграда у резервоарима за одводњавање како би одговарала наредним захтевима производње.
4. Процес одређивања величине Након одводњавања, влажни филц се шаље у машину за импрегнацију за обраду величине. Основна сврха димензионисања је спајање диспергованих влакана заједно помоћу лепка, чиме се побољшава механичка чврстоћа површинског филца и његов учинак везивања са смолом. Обично коришћени лепкови укључују уреа-формалдехидну смолу, поливинил ацетатну емулзију и акрилну смолу, при чему је одговарајући тип одабран на основу сценарија примене површинског филца. На пример, површински филц за лопатице ветротурбина често користи мешавину емулзије акрилне смоле и агенса за спајање (као што је КХ560) да побољша компатибилност и међуфазну чврстоћу везивања са епоксидном смолом. Метода одређивања величине користи преливање величине; лепак се пумпа преко мембранске пумпе до апликатора за преливање изнад траке за димензионисање, равномерно квасећи мокри филц. Вишак лепка се сакупља кроз усисну кутију, одваја у резервоар за одвајање и рециклира. Садржај лепка у финалном производу је контролисан испод 30%.
5. Сушење, очвршћавање и накнадни{1}} третман. Влажни филц за одређивање величине се затим шаље у пећ за сушење, где се користи конвекцијско сушење продирањем врућег ваздуха. Пећ за сушење је подељена на зону предгревања и више зона сушења и очвршћавања, свака са независно контролисаном температуром. Температуру сушења и проток ваздуха аутоматски подешава компјутер како би се обезбедило потпуно очвршћавање лепка уз спречавање оксидације и деградације влакана. Након сушења, површински филц се сече на потребну ширину машином за сечење, затим машином за намотавање увија у ролне и на крају пакује, прегледа и складишти.
(ИИИ) Кључна опрема и контрола квалитета Кључна опрема за процес мокрог ливења обухвата: машину за сецкане праменове, резервоар за дисперзију, резервоар за мешање суспензије, пре{0}}кутију за жичану мрежу, нагнуту линију за формирање жичане мреже, машину за импрегнацију, пећ за сушење, машину за сечење и машину за намотавање. Међу њима, брзина траке нагнуте линије за формирање жичане мреже, уједначеност величине у пре-кутији жичане мреже и тачност контроле температуре пећи за сушење директно утичу на квалитет производа. Кључне тачке контроле квалитета укључују: обезбеђивање ефекта дисперзије кроз процену степена дисперзије влакана (подељено на 5 степена, при чему је оптимална оцена потпуна дисперзија влакана у појединачне нити); Праћење-у реалном времену дебљине производа и уједначености тежине помоћу мерача дебљине и мерача основне тежине; провера механичких својстава производа испитивањем затезне чврстоће; и обезбеђивање да су захтеви за влажење смоле испуњени испитивањем пропусности ваздуха.
