风机叶片涂装工艺的研究.doc

风机叶片涂装工艺的研究中北大学2008届毕业论文
风机叶片涂装工艺的研究
摘要：风机叶片是风力发电系统的关键动部件，直接影响着整个系统的性能，约占总成本的15%～20%。并要具有长期在户外自然环境条件下使用的耐候性。因此，叶片的制造质量水平十分重要。目前大型风力发电机的叶片基本上由各种复合材料制成，因此叶片技术与复合材料技术密切相关。一台风机的服役期限大约是20年，作为风机叶片的复合材料应该至少满足在此年限内的完好，而此在过程中玻璃钢叶片要经历紫外线的照射，大风，海水及含盐潮湿空气的侵蚀，以及沙石的击打。大型风机的叶片所在高度大多在50m以上，导致叶片的修补比较困难，成本比较高。为了解决上述问题人们开发了表面涂装工艺使得风机叶片具有更强的抗疲劳性、抗冲击性、耐老化性、耐腐蚀性和耐热性等，这样可以大大的节约发电成本。本文对叶片涂装工艺，涂料系统及涂装环境进行了简单研究，拟出一最佳涂装工艺流程，以此增加叶片的使用寿命，节约维护成本。

关键词：风机叶片，后期处理，涂装工艺。

1 前言
1.1 全球风能现状及风电发展
风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖矿物能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有包括碳排放等环境成本。风力发电是新能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景最好的发电方式之一。此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速[1]。
根据全球风能理事会的统计，全球的风力发电产业正以惊人的速度增长，过去10年平均年增长率达到28%，全球安装量达到了7400万KW，意味着每年在该领域的投资额达到了180亿欧元[12]。截至2007年底全球新增风电装机容量超过20000
20000
MW，美国、西班牙和中国分别以新增5244MW、3522MW和3449MW位列世界新增装机容量前三强。到2007年底，全球风电装机总量达到94112MW，比2006年总装机容量增加27%[23]。2007年，全球风电资金中9%投向了中国，总额达16.2亿欧元，中国有望成为全球最大的风电市场。
1.2 我国风能现状
我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿KW，其中，陆地上风能储量约2.53亿KW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿KW，共计10亿KW。而2003年底全国电力装机约5.67亿KW[34]。
1.2.1 "三北"（东北、华北、西北）地区风能丰富带
包括东北三省、河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏和新疆等省/自治区近200km宽的地带，风功率密度在200～300W/m2以上，有的可达500W/ m2以上，可开发利用的风能储量约2亿KW，约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地形平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国连成一片的最大风能资源区，有利于大规模的开发风电场。但是，建设风电场时应注意低温和沙尘暴的影响，有的地方联网条件差，应与电网统筹规划发展[5]。
1.2.2东南沿海地区风能丰富带
东南沿海受台湾海峡的影响，陆地局部风能丰富地区,每当冷空气南下到达海峡时，由于狭管效应使风速增大。冬春季的冷空气、夏秋的台风，都能影响到沿海及其岛屿，是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线约1800km，岛屿6000多个，这是风能大有开发利用前景的地区。
沿海及其岛屿风能丰富带，年有效风功率密度在200W/m2以上，风功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风功率密度在500W/m2以上，如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等，可利用小时数约在7000～8000小时。这一地区特别是东南沿海，由海岸向内陆是丘陵连绵，风能丰富地区仅在距海岸50km50㏎之内。
1.2.3内陆局部风能丰富地区
在两个风能丰富带之外，风功率密度一般在100W/m2以下，可利用小时数3000小时以下。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、湖北的九宫山、河南的嵩山、山西的五台山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大。
1.2.4海上风能丰富区
我国海上风能资源丰富，10m高度可利用的风能资源约7亿多KW。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低，风速随高度的变化小，可以降低塔架高度。海上风的湍流强度低，没有复杂地形对气流的影响，可减少风电机组的疲劳载荷，延长使用寿命。一般估计海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年，且距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。

图1.21 我国风能分布图
我国海上风能资源丰富，10m高度可利用的风能资源约7亿多KW。海上风速高，很少有静风期，可以有效利用风电机组发电容量。海水表面粗糙度低，风速随高度的变化小，可以降低塔架高度。海上风的湍流强度低，没有复杂地形对气流的影响，可减少风电机组的疲劳载荷，延长使用寿命。一般估计海上风速比平原沿岸高20%，发电量增加70%，在陆上设计寿命20年的风电机组在海上可达25年到30年，且距离电力负荷中心很近。随着海上风电场技术的发展成熟，经济上可行，将来必然会成为重要的可持续能源。

1.2 国内风电现状和规划
1.3国内风电现状和规划
开发新能源是国家能源建设实施可持续发展战略的需要，是促进能源结构调整、减少环境污染、推进技术进步的重要手段。风电以其丰富的资源、良好的环境效益和逐步降低的发电成本，将成为21世纪中国重要的电源。
中国政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和能源安全问题的主要替代能源技术之一，给予了有力的扶持。确定了2010年和2020年风电装机容量分别达到500万KW和3000万KW的目标，制定了风电设备国产化相关政策，并辅以“风电特许权招标”等措施，推动技术创新、市场培育和产业化发展。到2006年底，中国累计风电装机容量达到260万KW，过去10年的年平均增长速度达到46%％；中国在风电装机容量的世界排名中，2004年居第10位，2007年跃居第5位，并有望成为世界最大的风电市场[64]。
根据目前的发展势头，政府确定的2010年的发展目标有望于2008年提前完成。风电已经在节约能源，缓解中国电力供应紧张的形势、降低长期发电成本、减少能源利用造成的大气污染和温室气体减排等方面做出贡献，开始有所作为。
1.3 风力发电装置及叶片研究
1.4 风力发电装置及叶片研究
风力发电机组是由叶片、传动系统、发电机、储能设备、塔架及电器系统等组成的发电装置。要获得较大的风力发电功率，其关键在于要具有能轻快旋转的叶片。所以，风力发电机叶片（简称风机叶片）技术是风力发电机组的核心技术，叶片的翼型设计、结构形式，直接影响风力发电装置的性能和功率，是风力发电机中最核心的部分。由于风机叶片的尺寸大、外形复杂，并且要求精度高、表面粗糙度低、强度和刚度高、质量分布均匀性好等，使得叶片技术成为制约风力发电大力发展的瓶颈[57]。
目前中国对风电机组中叶片的研制技术已经基本掌握，能批量生产1.5MW以下各系。具有代表性的有保定惠腾、中复连众、上海玻璃钢研究院等。另外国际知名的叶片制造商丹麦LM公司早在2002年就在天津设立了生产工厂，为国内外整机企业配套生产叶片；外资整机制造企业，如维斯塔斯、歌美飒和苏司兰公司，也都在国内设有自己的叶片生产厂。除上述叶片生产企业以外，国内正在进行叶片研发试制的企业还有多家，包括保定华翼、天津东汽、北京玻璃钢研究院等。但远远不能满足国内叶片市场发展的需求，极大的依赖于进口[6,78]。因此，大力增加研究和开发技术上的投入，大力培养风电人才，突破风机叶片技术的瓶颈限制，大力开发风电能源，对于缓解我国将来的能源危机，具有战略意义。
风机叶片材料的强度和刚度是决定风力发电机组性能优劣的关键。目前，风机叶片所用材料已由木质、帆布等发展为玻璃纤维增强复合材料（玻璃钢）、碳纤维增强复合材料等，其中新型玻璃钢叶片材料因为其重量轻、比强度高、可设计性强、价格比较便宜等因素，开始成为大中型风机叶片材料的主流[89,10]。
1.5课题研究意义34 本课题的提出叶片涂装工艺现状
1.34.1 问题的提出
风力发电装置把自然界力量转化成我们可以使用的能量，它们同时也必须能够承受得了这一巨大力量。特别是转子叶片。给它们最佳保护方能让装置发挥最高效率。这对制造来说意味着：涂料系统必须按照具体的生产工艺度身定制。只有这样叶片才能长期发挥其全部作用。
风力发电机组在工作过程中，风机叶片要承受强风载荷、砂粒冲刷、紫外线照射、大气氧化与腐蚀等外界因素的作用。为了解决上述问题，提高复合材料叶片的承载能力、耐腐蚀和耐冲刷等性能，必须对复合材料风机叶片进行表面涂装。
长期以来，国内大部分的玻璃钢叶片的表面防护主要采用喷漆或喷涂胶衣等简单的方法，质量较差，并需要经常维护。而风机叶片安装位置比较高，维护比较困难且维护成本很高，结合经济角度和实际应用角度来考虑，叶片的表面涂装是最好的解决方案[11]。
风电将在全球范围继续高速发展，国内国外风电市场巨大。中国的目标是累计装机容量在2010年达到500万KW，2020年达到3000万KW，这个目标将会提前实现，，国内叶片市场将供不应求。按目前国内引进技术比较普遍的1.5MW叶片来计算，2007～2010年，需要叶片数为7000片左右，而2010～2020年之间，所需叶片数为50000片，国内叶片市场巨大[12][9]。而复合材料在风机叶片应用的发展给表面处理技术提供了广阔的应用前景。从经济角度分析，玻璃钢叶片表面涂装技术具有以下优势[1130]：
1)目前由于技术、工艺等原因，玻璃钢叶片的表面不尽如人意。叶片仅由于表面的缺陷而成为不合格品，且叶片的价格比较昂贵这样就造成了不必要的成本增加。运用叶片表面涂装技术，可以提高制品的表观质量，从而降低制品的废品率。
2）。
叶片表面涂装技术还可以提高助剂的利用率，如紫外线吸收剂、抗氧化剂等，因为这些助剂只需在表面层使用。

3）试验研究表明，玻璃钢的老化一般都是从表面开始的，并且主要在0.7mm范围内。主要表现在表面起花、纤维外露。表面涂装技术可以增加叶片的使用寿命,节约维护成本。
1.6课题研究内容1.34.12 涂装工艺简介
通过对欧洲培训过程中的学习和现行涂装工艺在叶片上的应用实验综合成以下内容：
叶片胶衣（有时胶衣是在叶片成型前就涂在阴模上）
叶片表面打磨；
刮涂叶片大缝腻子
打磨大缝腻子
喷涂底漆
检查小缺陷
刮涂针孔腻子
打磨底漆及针孔腻子
喷涂面漆
1.7 理论依据
表面涂装是指在玻璃钢制品叶片的成型过程中或成型后，使用各种不同的，具有高性能的或某种特定功能的材料对其表面进行修饰、保护或赋予新的功能，提高制品的质量与竞争力，扩大其应用范围的一种工艺方法。风力发电装置把自然界力量转化成我们可以使用的能量，它们同时也必须能够承受得了这一巨大力量。特别是转子叶片，给它们最佳保护方能让装置发挥最高效率。这对叶片制造来说意味着：涂装工艺必须经过认真研究和改进。只有这样叶片才能长期发挥其全部作用[14]。表面涂装是玻璃钢制品表面高质化和多能化的一种有效措施，并无须改变玻璃钢的制品配方、工艺条件。目前国内高质量、低价格的表面涂装防护技术的开发较滞后。长期以来，国内大部分的玻璃钢表面防护主要采用喷漆或喷涂胶衣等简单的方法，质量较差，并需要经常维护。即使在某些重点工程中，采用贴合高性能的聚四氟乙烯薄膜技术，价格高且质量不能保证。因此，研发工艺简便，性能可靠的玻璃钢表面防护技术是目前较紧迫的一个课题[11]。
正确选择涂料及相适应的涂装工艺是提高涂装性能的必要条件。现代涂料的研究已臻成熟，涂层附着力良好，耐候性及耐腐蚀性好。目前的发展方向是开发符合环保要求的高性能品种。高性能是指高装饰、重防腐、超耐久、功能化以及便于施工等。本文就是针对诸如叶片在特殊环境下的耐候性，抗紫外线，抗冲击性，抗腐蚀等方面进行研究和改进。从而实现玻璃钢叶片良好的表面性能和其他功能，延长叶片的使用寿命，降低使用成本对于开拓玻璃钢在叶片领域的应用和充分发挥其优点具有重要意义。1.43.23 涂装工艺现状
表面涂装是玻璃钢制品表面高质化和多能化的一种有效措施，并无须改变玻璃钢的制品配方、工艺条件。目前国内高质量、低价格的表面涂装防护技术的开发较滞后。长期以来，国内大部分的玻璃钢表面防护主要采用喷漆或喷涂胶衣等简单的方法，质量较差，并需要经常维护。即使在某些重点工程中，采用贴合高性能的聚四氟乙烯薄膜技术，价格高且质量不能保证。因此，研发工艺简便，性能可靠的玻璃钢表面防护技术是目前较紧迫的一个课题[115]。
涂装工艺系统地应用在叶片上已有近二十年的历史了。，今天基本所有的转子叶片都在各种涂层的保护下在各种风和气候状况下正常运转。风机叶片涂装工艺的长期研发和改进工作保证了这些涂料的功能可靠。这一成功的基础是国际实验室的研究成果以及从世界各地建造的风力发电装置上积累的丰富经验。
正确选择涂料系统及相适应的涂装工艺是提高涂装性能的必要条件。现代涂料的研究已臻成熟，涂层附着力良好，耐候性及耐腐蚀性好。目前的发展方向是开发符合环保要求的高性能品种。高性能是指高装饰、重防腐、超耐久、功能化以及便于施工等[16]。
1.4.3 涂装目的与意义
1.4.3.1 涂装目的
玻璃钢叶片喷涂的目的与金属、木材等其它底材涂装并无原则上的区别，都是满足玻璃钢叶片对保护、装饰和特殊功能性的要求，达到延长使用寿命、美观、增加玻璃钢制品附加值的目的。但是与金属和木材底材涂装的不同之处在于，玻璃钢叶片基本不存在腐蚀问题，但同时出现了底材附着力差的问题。其次，玻璃钢叶片由于化学结构、加工方法和组成的多样性，又决定了其表面状态的多样性，这就增加了涂装中表面处理的难度。此外，由于风机叶片的大小各异，运行的风场条件不同，这样就给喷涂设计和涂料选择带来一定的困难。所以必须针对实际需要设计合理的工艺过程。
产品开发的焦点明确对准设备的持久力。一台风电装置的停工时间越短，发电量也就越大。涂装后的叶片能够提高叶片的质量，使得风机能够在原有基础上更长时间地运行。涂装后的叶片特点：
1)极高的耐磨强度：表面保护层持久耐用；
2)极高的弹性：把由于应力而导致裂缝的风险降低到最小；
3)优异的紫外线稳定性：色调多年后保持不变；
4)有益环境：它们满足挥发性有机物（VOC）指令；
5)冷固化：节约能量及成本；
6)防污作用：降低泥土沾污从而提高发电量；
7)防冰作用：减少了表面结冰。
1.4.3.2 涂装意义
风力发电装置把自然界力量转化成我们可以使用的能量，它们同时也必须能够承受得了这一巨大力量。特别是转子叶片。给它们最佳保护方能让装置发挥最高效率。这对制造来说意味着：涂料系统必须按照具体的生产工艺度身定制。只有这样叶片才能长期发挥其全部作用。
风力发电机组在工作过程中，风机叶片要承受强风载荷、砂粒冲刷、紫外线照射、大气氧化与腐蚀等外界因素的作用。为了解决上述问题，提高复合材料叶片的承载能力、耐腐蚀和耐冲刷等性能，必须对复合材料风机叶片进行表面涂装。
长期以来，国内大部分的玻璃钢叶片的表面防护主要采用喷漆或喷涂胶衣等简单的方法，质量较差，并需要经常维护。而风机叶片安装位置比较高，维护比较困难且维护成本很高，结合经济角度和实际应用角度来考虑，叶片的表面涂装是最好的解决方案[11]。
风电将在全球范围继续高速发展，国内国外风电市场巨大。中国的目标是累计装机容量在2010年达到500万KW，2020年达到3000万KW，这个目标将会提前实现，国内叶片市场将供不应求。按目前国内引进技术比较普遍的1.5MW叶片来计算，2007～2010年，需要叶片数为7000片左右，而2010～2020年之间，所需叶片数为50000片，国内叶片市场巨大[12]。而复合材料在风机叶片应用的发展给表面处理技术提供了广阔的应用前景。从经济角度分析，玻璃钢叶片表面涂装技术具有以下优势[13]：
1)目前由于技术、工艺等原因，玻璃钢叶片的表面不尽如人意。叶片仅由于表面的缺陷而成为不合格品，且叶片的价格比较昂贵这样就造成了不必要的成本增加。运用叶片表面涂装技术，可以提高制品的表观质量，从而降低制品的废品率。
2）叶片表面涂装技术还可以提高助剂的利用率，如紫外线吸收剂、抗氧化剂等，因为这些助剂只需在表面层使用。
3）试验研究表明，玻璃钢的老化一般都是从表面开始的，并且主要在0.7mm范围内。主要表现在表面起花、纤维外露。表面涂装技术可以增加叶片的使用寿命,节约维护成本。

本文就是针对诸如叶片在特殊环境下的耐候性，抗紫外线，抗冲击性，抗腐蚀等方面进行研究和改进。从而实现玻璃钢叶片良好的表面性能和其他功能，延长叶片的使用寿命，降低使用成本对于开拓玻璃钢在叶片领域的应用和充分发挥其优点具有重要意义。

1.4.4 涂装的目的
玻璃钢叶片喷涂的目的与金属、木材等其它底材涂装并无原则上的区别，都是满足玻璃钢叶片对保护、装饰和特殊功能性的要求，达到延长使用寿命、美观、增加玻璃钢制品附加值的目的。但是与金属和木材底材涂装的不同之处在于，玻璃钢叶片基本不存在腐蚀问题，但同时出现了底材附着力差的问题。其次，玻璃钢叶片由于化学结构、加工方法和组成的多样性，又决定了其表面状态的多样性，这就增加了涂装中表面处理的难度。此外，由于风机叶片的大小各异，运行的风场条件不同，这样就给喷涂设计和涂料选择带来一定的困难。所以必须针对实际需要设计合理的工艺过程。
产品开发的焦点明确对准设备的持久力。一台风电装置的停工时间越短，发电量也就越大。涂装后的叶片能够提高叶片的质量，使得风机能够在原有基础上更长时间地运行。涂装后的叶片特点：
1)极高的耐磨强度：表面保护层持久耐用；
2)极高的弹性：把由于应力而导致裂缝的风险降低到最小；
3)优异的紫外线稳定性：色调多年后保持不变；
4)有益环境：它们满足挥发性有机物（VOC）指令；
5)冷固化：节约能量及成本；
6)防污作用：降低泥土沾污从而提高发电量；
7)防冰作用：减少了表面结冰。
1.845 叶片涂料系统
1.5.1 涂料对玻璃钢粘附性的理论
涂料的种类很多，选择玻璃钢和涂料体系，必须保证选择的涂料体系对玻璃钢有足够的附着力。要获得足够的附着力必须遵循一些基本原则：对底材要润湿；玻璃钢边界层要有足够的内聚强度；避免玻璃钢和涂料过渡层积累内应力等。底材的润湿程度可通过测定涂料润湿玻璃钢时的接触角来判定，接触角的大小可直接反映底材表面自由能的大小。接触角小，润湿性就好，表面能越低的底材越难润湿。为得到良好的润湿，常在涂料中加入有机硅偶联剂来降低液体涂料的表面张力[17,18]。
选择合适的涂料仅仅是获得良好附着力的前提条件，底材表面的自然特性对涂料在其表面的附着起主要作用，玻璃钢底材的成型条件对其表面影响很大，如成型压力、温度、时间、固化时间等因素；玻璃钢叶片喷涂前所处的条件对附着力也有较大影响，例如温度、湿度、内应力以及表面光洁度[19]。
内应力可以在叶片成型过程或修剪过程中形成。复合材料底材的结晶度越高，涂料在其表面的附着力越小。涂层附着力的大小与涂料扩散到玻璃钢底材内部能力的大小密切相关。涂料一旦渗透到玻璃钢底材中，渗透物与玻璃钢底材间存在的静电和机械咬合现象将明显增强二者之间的附着力。
1.5.2 涂料系统简介
一个为不同的生产过程度身定制并和谐匹配的涂装工艺系统，是转子叶片能够长期可靠工作的最佳保证。
1.8.1叶片涂料系统简介
涂料系统是指在玻璃钢叶片在经过表面处理后，使用各种不同的、具有高性能的或某种特定功能的油漆对其表面进行修饰、保护或赋予新的功能，提高叶片表面的质量与竞争力，扩大其应用范围的一种工艺方法。涂料系统是玻璃钢叶片表面高质化和多能化的一种有效措施。一个为不同的生产过程度身定制并和谐匹配的涂装工艺系统，是转子叶片能够长期可靠工作的最佳保证。
一个为不同的生产过程度身定制并和谐的涂料系统，是转子叶片能够长期可靠工作的最佳保证。涂料系统通常按湿法涂层、预浸涂层和喷涂工艺等生产工艺进行具体调配。
此外，每种系统还分成初级，中级和优级三个类别。
初级：“初级”系统为保护转子叶片提供最基本的涂层结构。该系统主要关注于保护转子叶片边缘，低投资成本以及使用最简单的工具。
中级：使用“中级”系统可以完好地保护全部的转子叶片。，它的特点是高抗应力能力和优异性价比。在实际工作中仅需花费很少的工具费用就能够很快用于已有的生产工艺中。
优级：“优级”系统用于针对工艺优化的高自动化转子叶片生产。它集完善的耐磨保护、安全可靠的使用技术以及优异的表面质量等于一体。这是可以适用于各种生产过程的最新涂料技术。

艺重要涂料的研究已臻成熟，涂层附着力良好，耐候性及耐腐蚀性好。1.8.2湿法涂层：
它仍然还是最广泛使用的涂层工艺，仅需要非常简单的辅助工具和低投资成本就可以很快落实。

表1.8.2 湿法涂层工艺三个等级试验分析表
编号
初级
中级
优级
1
把胶衣放入模具内（300－400μm）
把胶衣放入模具内
（300－400μm）
把胶衣放入模具内（450μm）
2
放入EP层合板
放入EP层合板
放入EP层合板
3
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
4
使用腻子修补缺陷
使用腻子修补缺陷
使用腻子修补缺陷
5
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
6
喷涂配好的面漆最终涂2层2×40μm
喷涂配置好的底漆
350μm
喷涂配置好的底漆350μm
7

最终喷涂面漆2层
2×40μm
最终喷涂面漆2层
2×40μm
总层厚
380－480μm
730－830μm
880μm
叶片边缘
980－1080μm
1330－1430μm
1480μm
结果
加工时间短，需要的工具投资成本低，符合最低要求
耐磨性高故寿命非常长，表面质量高从而降低能耗
极高耐磨性，工艺安全可靠性好，非常高的表面质量

1.8.3预浸涂层：
它是进行过工艺优化的涂层工艺，贴上浸渍过的织物垫。最吸引人的特点是，不用在模具内作业。

表1.8.3 预浸涂层三个等级试验分析表
编号
初级
中级
优级
1
放入EP层合板
放入EP层合板
放入EP层合板
2
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
3
使用腻子修补缺陷
使用腻子修补缺陷
使用腻子修补缺陷
4
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
5
使用叶片胶衣做中间层60μm
辊涂配置好的底漆200μm
喷涂配置好的底漆
350μm
6
使用面漆最终涂层
2×40μm
使用小缝腻子填补针眼
使用小缝腻子填补针眼
7

使用面漆最终涂层
2×40μm
使用面漆最终涂层
2×40μm
总层厚
140μm
280μm
430μm
叶片边缘
740μm
880μm
1030μm
结果
工作步骤少，加工时间短，满足最低要求，需要的工具投资成本低
耐磨性高，寿命非常长，良好的性价比
极高的的耐磨性，非常高的表面质量，从而减少风力转换中的能量消耗，使用透明的底漆从而更好的检测叶片缺陷

1.8.4喷涂工艺：
这是转子叶片制作的最新技术，是专为自动化负压下工作工艺提供专用的涂料系统。

表1.8.4 喷涂工艺三个等级试验分析表
编号
初级
中级
优级
1
放入EP层合板
放入EP层合板
把胶衣放入模具内
450μm
2
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
放入EP层合板
3
使用腻子修补可见缺陷
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
把叶片PS和SS面粘结起来，除去脱模剂
4
使用小缝腻子填补针眼
辊涂配置好的底漆
200μm
使用腻子修补可见缺陷
5
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
使用小缝腻子填补针眼
使用特殊油漆保护LE边缘3×200μm
6
使用叶片胶衣做中间层60μm
使用叶片胶衣做中间层60μm
喷涂配置好的底漆350μm，使用小缝腻子填补针眼
7
使用面漆最终涂层
2×40μm
使用面漆最终涂层
2×40μm
使用面漆最终涂层
2×40μm
总层厚
140μm
340μm
880μm
叶片边缘
740μm
940μm
1480μm
结果
工作步骤少，加工时间短，满足最低要求，价廉物美的涂料系统
耐磨性高，寿命非常长，良好的性价比
极高的的耐磨性，非常高的表面质量，从而减少风力转换中的能量消耗，冷固化系统，从而模具占用时间更短

1.5涂装工艺的理论来源
1.9 涂料对玻璃钢粘附性的理论
涂料的种类很多，选择玻璃钢和涂料体系，必须保证选择的涂料体系对玻璃钢有足够的附着力。要获得足够的附着力必须遵循一些基本原则：对底材要润湿；玻璃钢边界层要有足够的内聚强度；避免玻璃钢和涂料过渡层积累内应力等。
底材的润湿程度可通过测定涂料润湿玻璃钢时的接触角来判定，接触角的大小可直接反映底材表面自由能的大小。接触角小，润湿性就好，表面能越低的底材越难润湿。为得到良好的润湿，常在涂料中加入有机硅偶联剂来降低液体涂料的表面张力[12]。
选择合适的涂料仅仅是获得良好附着力的前提条件，底材表面的自然特性对涂料在其表面的附着起主要作用，玻璃钢底材的成型条件对其表面影响很大，如成型压力、温度、时间、固化时间等因素；玻璃钢叶片喷涂前所处的条件对附着力也有较大影响，例如温度、湿度、内应力以及表面光洁度[13]。
内应力可以在叶片成型过程或修剪过程中形成。复合材料底材的结晶度越高，涂料在其表面的附着力越小。涂层附着力的大小与涂料扩散到玻璃钢底材内部能力的大小密切相关。涂料一旦渗透到玻璃钢底材中，渗透物与玻璃钢底材间存在的静电和机械咬合现象将明显增强二者之间的附着力[14]。
1.6 本课题研究的内容和意义2课题理论分析
2.1涂装系统简介
风力发电装置把自然界力量转化成我们可以使用的能量，它们同时也必须能够承受得了这一巨大力量。特别是转子叶片，给它们最佳保护方能让装置发挥最高效率。这对制造来说意味着：涂料系统必须按照具体的生产工艺度身定制。只有这样叶片才能长期发挥其全部作用。
涂装工艺系统地应用在叶片上已有近二十年的历史了。今天基本所有的转子叶片都在各种涂层的保护下在各种风和气候状况下正常运转。风机叶片涂装工艺的长期研发和改进工作保证了这些涂料的功能可靠。这一成功的基础是国际实验室的研究成果以及从世界各地建造的风力发电装置上积累的丰富经验。本文作者在通过大量实验后的数据对比进行理论分析，找出最适合的涂装工艺系统。
2.21.6涂装的目的
玻璃钢叶片喷涂的目的与金属、木材等其它底材涂装并无原则上的区别，都是满足玻璃钢叶片对保护、装饰和特殊功能性的要求，达到延长使用寿命、美观、增加玻璃钢制品附加值的目的。但是与金属和木材底材涂装的不同之处在于，玻璃钢叶片基本不存在腐蚀问题，但同时出现了底材附着力差的问题。其次，玻璃钢叶片由于化学结构、加工方法和组成的多样性，又决定了其表面状态的多样性，这就增加了涂装中表面处理的难度。此外，由于风机叶片的大小各异，运行的风场条件不同，这样就给喷涂设计和涂料选择带来一定的困难。所以必须针对实际需要设计合理的工艺过程。
2.3涂装对叶片的影响
产品开发的焦点明确对准设备的持久力。一台风电装置的停工时间越短，发电量也就越大。涂装后的叶片能够提高叶片的质量，使得风机能够在原有基础上更长时间地运行。
涂装后的叶片特点：
极高的耐磨强度：表面保护层持久耐用；
极高的弹性：把由于应力而导致裂缝的风险降低到最小；
优异的紫外线稳定性：色调多年后保持不变；
有益环境：它们满足挥发性有机物（VOC）指令；
冷固化：节约能量及成本；
防污作用：降低泥土沾污从而提高发电量；
防冰作用：减少了表面结冰。

正确选择涂料系统及相适应的涂装工艺是提高涂装性能的必要条件，现代涂料的研究已臻成熟，涂层附着力良好，耐候性及耐腐蚀性好。漆膜的附着力在叶片涂装工艺中起到至关重要的作用，本文作者对相关的涂料进行了油漆最为重要的漆膜附着力实验，选择出一种在玻璃钢叶片表面附着力最好的涂料。选择合适的涂料仅仅是获得良好附着力的前提条件，底材表面的预处理对涂料在其表面的附着起主要作用。本文就是针对叶片涂装工艺对叶片在特殊环境下诸如耐候性，抗紫外线，抗冲击性，抗腐蚀等方面进行研究和改进，找出最佳的涂装工艺。在叶片正确选择涂料和相应的涂装工艺后从而实现玻璃钢叶片良好的表面性能和其他功能，延长叶片的使用命，降低使用成本对于开拓玻璃钢在叶片领域的应用和充分发挥其优点具有重要意义。

2.4涂装的基本流程
目前有的叶片公司使用的涂装基本流程图2.4.1
找气泡
打磨叶片表面
修补
喷涂面漆
在刮过的腻子处喷漆

使用除油剂擦拭
刮涂腻子
打磨腻子

图2.4.1 涂装基本流程图
通过实验与生产考查改进的流程图2.4.2
打磨叶片表面找出气泡并刺破

刮涂大腻子

修补
大面积喷涂面漆

打磨底漆及小腻子

找出小气泡刺破刮涂小腻子

固化完全后打磨腻子

喷涂底漆

图2.4.2 涂装改进后流程图

32 涂装试验环境及涂料系统
32.1 涂装车间环境
涂装工作，原则上要求在室内（涂装车间）实施。如果因没有室内涂装条件而只能在室外施工的，在每道油漆施工前，应首先彻底清除前道涂层表面的积灰和油污等其它污染物，并经现场油漆技术代表检查和认可，然后才能进行后道涂装施工。涂装车间是提供涂装作业专用环境的设备，可根据要求控制环境温度、湿度、照明、洁净度，保护操作者的安全卫生，有利于治理涂装作业的废物，减少环境污染。
为了保证涂装质量，涂装车间一般要求温度在18～25℃范围内，相对湿度大约为65％。%。根据涂装质量要求，洁净度等级为1000～100000级。照明不低于300w0 lx时能够保证操作时有良好的视野。空气运动方向应保证逸散漆雾与熔剂蒸汽不污染涂膜。涂装车间需要更好的通风效果，通常采用多个大型排气机。
3.2涂装车间的设计应该
确定合理的配置形式，。
确定合理的喷漆室水平面空气平均流速。
送风、排风系统合理匹配，保证喷漆室内微正压。
水洗雾化喷嘴及管路应便于拆卸、更换及清理。
气水分离沉降应充分且便于清理。
3.3涂装实验所需工具设备
辊子，高压喷枪，自动打磨机，腻子刀，防尘布，胶带纸,塑料箔等
喷枪：口径0.8～1.0mm,枪空气压力0.30～0.35Mpa
砂纸： 40，60，80目
3.4 涂装实验所用材料
大缝腻子：ALEXIT-Modellierspachtel 491-21
所相配的固化剂ALEXIT-Zusatz 495-21
针孔腻子：ALEXIT-Wischfüller 491-20
所相配的固化剂ALEXIT-Zusatz 495-20
砂纸： 40，60，80目
面漆： 双组分聚氨酯 ： ALEXIT-Beschichtung 498-85 (topcoat)
所相配的固化剂： ALEXIT-Härter 405-71
所相配的稀释剂： ALEXIT-Verdünner 903-36
底漆： 双组分聚氨酯 ALEXIT-Füllhaftgrund 463-73
所相配的固化剂 ALEXIT-Härter 405-73
所相配的稀释剂 ALEXIT-Verdünner 901-45
3.52.2 涂装车间劳动安全设计[1520]
　　劳动安全问题，涉及到工艺过程能否有效实施，涂装设备能否有序运行，操作人员能否得到一个安全卫生的操作环境，从而最大限度地提高劳动生产率，获得较佳的经济效益。因此，高度重视和严肃认真地进行涂装车间劳动安全设计十分必要。
3.5.1设计依据
　　认真了解研究有关劳动安全方面的国家标准、部委标准，是搞好涂装车间劳动安全设计的前提，继而在设计中严格贯彻执行。这些设计依据即国家标准大致有以下几项[1621]。
GBJ16—1987　　　 建筑设计防火规范（1997年版）；
JBJ18—2000　　 机械工业职业安全卫生设计规范；
GB50058—1992　　1992 爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范；
GB6514—1995 涂装作业安全规程　涂漆工艺安全及其通风净化；
GB7691—1987 涂装作业安全规程　劳动安全和劳动卫生管理；
GB7692—1995 涂装作业安全规程　涂漆前处理工艺安全及通风净化；
GB12367—1990　1990 涂装作业安全规程　静电喷漆工艺安全；
GB15607—1995　1995 涂装作业安全规程　粉末静电喷涂工艺安全；
GB14443—1993　1993 涂装作业安全规程　涂层烘干室安全技术规定；
GB14444—1993　1993 涂装作业安全规程　喷漆室安全技术规定。
值得提出的是，随着科学技术的进步与发展，以上作为安全设计依据的国家标准也是在不断修改完善的。使其更切合实际，更具指导性。
3.5.2设计原则
设计原则即设计指导思想。涂装车间劳动安全设计指导思想正确与否，直接关系到劳动安全设计的好坏。因此劳动安全设计首先要有一个正确的认识和积极的指导思想，继而贯彻执行到具体设计中，决不能敷衍了事，涂装车间劳动安全设计原则如下:：
世间一切事物中，人是最宝贵的，在企业中实行安全生产，保障职工安全健康