沈盼捷

　　当今大型风力涡轮叶片需要在第一时间就从模具中取出来，因为这样才会没有缺陷。对此作出重要贡献的就是模具脱模系统，在助力完美地提取叶片的同时，也保护了昂贵的模具。Chem-Trend 公司的高级业务发展总监（复合材料）GeorgeBarton 和欧洲业务总监（复合材料）Michael Woodcock，讨论了使用正确的脱模系统的重要性。
　　
　　在美国的爱荷华州和伊利诺伊州，德国的萨克森- 安哈尔特州以及中国的新疆，风力涡轮机是一种常见的景象。其巨大的塔几乎可以到达云端。单个叶片可覆盖一架空客380 的机翼，并且自旋的速度可以达到令人眩晕的每小时180 英里。它们是清洁能源行业的巨头：绿色运动确确实实的巨头。
　　
　　巨大的风力涡轮机是目前可再生能源生产的标准。从平原到山区的风电场堆放着这些旋转的摩天大楼，为电网提供大量的电力。
　　
　　经济原理很简单：叶片越大，风能就能更多、更有效地变成一种可用的电源。这些巨大的叶片通过打开国内的地理位置地图提供了许多好处，在以前由于风流量小这并不可行，但它们也带来了一系列的挑战。这些挑战中的第一个，并且最重要的就是生产。
　　
　　这些叶片都必须承受巨大的物理应力。它们在各种环境下都在一直不停地转动，包括倾盆大雨、暴风强风和多年不断的运动。开发者们采用严格的几何形状来设计叶片，以充分利用涡轮机的吹扫区域。因此，它们虽然又大又笨重，但是在发电方面却细致入微，甚至是细腻。
　　
　　能够承受巨大压力的叶片必须建造得很精确。随着对叶片的需求空前高涨，生产过程中的失误是绝对不能容忍的。甚至报废单个叶片——付出的代价早已进入六位数，也不能作为一种选择。因此，每一个生产操作都必须着眼于消除风险，减少变化，并且创造成功所需的完美环境。
　　
　　要做到这一点，现今的叶片制造商赞同保险计划的形式——一个特殊的化学过程，不仅保护了昂贵的模具，而且还有助于完美地提取叶片。该产品是一种脱模系统，一种专门设计的涂层，可用于防止模塑制品粘结到模具表面。它可以作为一种物理的和化学的屏障，一种用于减少摩擦的润滑剂和防止表面磨损和侵蚀的保护系统。这些系统很容易就能将模塑制品从模具中脱离出来，同时也保护了模具，并改进叶片的表面涂层。对于一个相对适中的成本，脱模剂增加了价值，提高了生产力，降低了废品率，可靠地进行，并保持管道装满即装型叶片。
　　
　　脱模剂

　　除了像涡轮叶片这样的复合材料应用，脱模剂被用于各种领域，如在压铸工艺中，以及在聚氨酯和热塑性零部件、橡胶、轮胎和木质复合材料板的制造中。它们通过多种方式改善了生产工艺，包括延长昂贵的工具的寿命，提高部件的质量和减少脱模零件相关的劳动时间。
　　
　　脱模剂通常会作为一个系统被应用在工艺步骤或层次中，共同发挥作用，来加强它们的属性，并带来比系统中任何单个组成部件更大的利益。
　　Chem-Trend 公司生产了一种产品系统，可以提高叶片制造过程中的操作效率。这个看似微小的过程实际上延长了模具的使用寿命，为业界节省了数百万美元。
　　
　　该系统的第一步主要是模具清洁剂。这种水或溶剂型清洗剂去除模具上的积聚物，为脱模系统的后续应用提供了一个良好的基础。
　　
　　第二步是一个模具密封剂，即所谓的底漆。这款产品提供了两个好处。因为模具通常由复合材料制成，叶片也是，这个化学品密封住了模具表面，并消除了与微孔相关的问题。换句话说，密封剂防止了树脂渗透进模具。它们还充当了一个类似传统的油漆底漆这样的角色，来保护模具，并确保对下一层也就是实际的脱模剂有更好的附着力。
　　
　　在最后一步中，脱模剂为模具和叶片的外层之间提供了化学和机械屏障。这薄薄的一层使得部件自如脱模，形成一个叶片，并具有加强了的光洁度。
　　它还为叶片的其他后续成型工艺做好了准备。某些凝胶涂层对叶片表面出现小针孔的白斑现象很敏感。
　　Chem-Trend 公司的产品就能解决这个问题，并为制造商提供了一个理想的面漆 ，无论是有光泽还是无光泽的，只需要为后期的模具操作做最少的准备。
　　
　　最新引进的材料如聚氨酯凝胶涂层为模具成型和脱模部件带来了新的挑战。这些产品比传统的环氧树脂或聚酯材料更敏感。不是以一个漂亮的光滑片覆盖模具表面的形式，这些凝胶涂层可以更容易地产生白斑。一些聚氨酯凝胶涂层会使提取部件或者提取尽可能多的其他产品部件变得更加困难。
　　Chem-Trend 公司生产专门配置的脱模剂，其可以在成型过程中提高聚氨酯凝胶涂层的性能。
　　
　　一个部件，不管它是什么，卡在模具中是没有价值的，这个观点是显而易见的。因此，将脱模系统集成到生产过程中是至关重要的。它允许在第一时间制作大量的叶片，这是风电行业的基本要求，即有效而且高效。
　　
　　可能不那么明显的是脱模的消极的反作用。如果部件在它们完全固化之前就开始脱模，那么叶片也会被破坏。因此，脱模剂必须提供足够的脱模空隙，但不能太大。
　　
　　复杂的系统

　　脱模系统的设计、开发、测试和制造是复杂的。在制造过程中这些系统必须考虑数百个变量，这样才会产生一致的结果。包含在变量集中是一个基本的挑战：没有两个叶片生产商以同样的方式制造叶片。没有行业标准，没有一套要求或规定来引导叶片的生产。每个公司的这项程序都会有所不同，正如制造过程中的每个步骤也都会有所不同一样。
　　
　　因此，脱模剂必须被刻意设计成可以承受一系列的生产变量，并且在工厂里产生一个“毫不意外”的结果。Chem-Trend 公司的工程师设计了脱模系统，足够适应和全面容纳大量的变量：模具和叶片设计，模具和叶片材料，叶片的重量和尺寸，甚至劳动实践。Chem-Trend 公司拥有该领域的专家，可以解决存在于风电行业大量的变化。该公司甚至还可以设计和生产基于制造商独特需求的专门脱模系统。
　　
　　从某种意义上说，基于地理位置和工厂条件的话，每一家制造商都是唯一的。如今的叶片制造商正把他们的设施建造在靠近风电场的地方，而风电场在世界上的每一个角落都有。协同定位降低了叶片公司的运输成本，并且也降低了运送这些巨大的部件到世界各地的风险。其结果是：生产设施可以在每种能够想象到的气候条件下存在。工厂的环境随着各地区、各工厂之间温度和湿度的变化而变化。环境条件对发生在应用过程中的反应材料和化学变化都会有很大的影响。Chem-Trend 公司目前已开发出了室内设备，可用于模拟这些极端天气条件和测试脱模系统。在这些模拟的生产环境中，Chem-Trend 公司的工程师们配出了新的化合物，以确保制造上的完全一致性，而不用考虑工厂是在得梅因或是新德里。
　　
　　脱模剂可以采用多种技术。传统意义上来说，制造商已经使用抹布或拖把来将产品应用到模具上去。一些叶片制造商正在采用喷淋系统，甚至使用机器人来使过程自动化。不像汽车制造商需要使用专门的小空间来进行喷淋工艺，叶片生产商必须就在工厂里使用脱模剂。这是因为一个普通的喷淋室太小，以致于容纳不下如今的大叶片。这样的话，为了保证操作者的安全并使其免于受到化学危害，对水基脱模剂的需求将会变得更加重要。
　　
　　一旦采用完整的脱模系统来处理模具，那么生产叶片就不用什么工具了，只需要偶尔地补涂就可以了。这只有在制造商的指导下来应用脱模系统，并没有任何捷径。然而，确保最好的结果的最重要的一步就是准备好模具本身。这意味着彻底清洁表面，以去除残留物，并在每次使用前检查模具是否损坏或有其他缺陷。
　　
　　案例分析

　　问题所在

　　一家领先的风电叶片制造商对其使用的模具清洁剂、密封剂和脱模剂所带来的质量不满意。通过使用水基模具清洁剂、溶剂型密封剂和水基脱模剂，我们发现模具具有粘性，即使它被铁氟龙胶带覆盖，并且在每次脱模后应用脱模剂。该公司也希望在制造过程中只使用水基产品。
　　
　　解决方案

　　Chem-Trend 公司针对Chemlease ®水基产品生产线测试了该公司所使用的产品：

　　• Chemlease 清洁剂；
　　• Chemlease 模具密封剂；
　　• Chemlease 脱模剂。
　　
　　在彻底清洗了Chemlease 产品的模具后，采用了Chemlease 的密封剂和脱模剂。根据建议，准备了另一种模具应用于竞争者的产品。
　　
　　Chem-Trend 公司的产品和竞争对手的产品均适用于1 平方米（9 平方英尺）的模板。我们发现Chemlease的产品可以比竞争对手的产品多提供50% 的释放。
　　
　　下一个测试涉及到在37 米（120英尺）长的叶片模具上使用Chemlease产品。在本次测试中该脱模剂的效果很好，使得叶片制造商决定选择使用Chem-lease 产品。
　　
　　好处

　　在寻找合适的产品组合以尽量减少积聚在模具中的脱模剂，并减少花费在清洗模具上的时间后，叶片制造商现在正在进行一个安全的水基产品生产，不存在任何粘着问题。在为期六个月中，Chem-Trend 公司能够进行从测试、开发合适的产品与服务，到提供一个连续的、无故障的脱模系统。
　　
　　新的叶片设计

　　每年，风电行业都在尝试对涡轮机性能做出重大的改进，包括更长的产品寿命和降低重量。要求采用新型复合材料和创造更大的叶片对制造商来说是具有挑战性的，制造商已经在努力工作，以满足对部件不断增长的行业需求。
　　
　　新的涡轮机正在降低风力发电的总成本。高耸的涡轮机最大化了风力发电的量，其可以捕捉并产生的容量高达刚建成时的小单元的三倍。因此，它们减少了对涡轮机总体数量的需求，却可以产生类似的电量。迄今为止，最大的叶片长达60 米，重达近40，000 磅。
　　
　　该行业通过消除不必要的重量相关的成本获得了效率的大幅度提升。通过更大的重量、更轻的材料和设计找到了答案。
　　
　　在有企业考虑进入该市场时，所有这些挑战都成为了阻碍。涉及叶片生产的整体风险和巨大的资本投入都意味着只有少数厂家有能力并愿意进入这个游戏。尽管对部件的需求在增加，但是随着叶片尺寸的增长，工具和设备的成本也都在增加。
　　
　　叶片大小的问题成为了一个自我管理的问题。进行了长的叶片配置之后，便产生了以更高的风速运转时损坏涡轮机上的结构载荷的更大风险。甚至物理学基本定律——材料疲劳可能会开始上演。但现在，做出更大的叶片的竞赛正在进行着。
　　
　　材料与叶片大小不是风电行业增长的唯一障碍。地区政治和政策、物流、装备、外观设计和器械提供商也是一部分混合因素。例如，在欧洲，来自所有行业的大型制造商都面临着受到法规限制的挥发性有机化合物（VOC）的排放量问题。为了帮助他们的客户符合要求，Chem-Trend 公司正在开发基于水而不是基于溶剂的脱模系统。
　　
　　制造过程仅是存在的一系列复杂问题中的一个，为了未来风电行业的经济生产，必须进行管理。脱模剂厂商都在做自己该做的那一部分，通过开发解决方案并适应世界各地的新材料，来帮助提高整体生产效率、缩短生产周期和降低成本。它们是链中的一个强有力的环节，能够为供应绿色能源迈出更大的前进步伐。
　　
　　风能—一个不断增长的全球市场

　　从全球来看，风电行业正在扩大，特别是进入如巴西和南非这样的新市场。
　　
　　在过去的26 年中，风一直是世界上增长最快的电力能源。由于大量未开发的风力资源，行业分析师报告说在2012 年风电装机容量全球增长了20%。中国和美国增加了新涡轮机，德国、印度和英国紧跟其后。亚洲是生产风能的领导者，领先于北美和欧洲。甚至非洲，为生产风能追踪了所有的地理位置，安装了其第一座大型商用风力发电场。专家们也希望非洲能够成为一个庞大的新市场，同时也希望风能生产为经济机遇提供驱动力。
　　
　　风电行业代表着一个不断增长的全球制造市场。排名前10 位的风力涡轮机制造商，中国占了近29％的全球市场份额，其次是德国、丹麦、西班牙和美国。横跨美国44 个州的550 多家生产设施可以制造风力涡轮机的部件。随着自然扩张，该行业正在开发新的技术，将现代化的兆瓦级风力发电机组推进到新的一代。行业内正在研发新的涡轮机设计，其能够有效地处理各种风速，以优化特定区域的气候条件。
　　
　　今天，该行业已经有风能作为支撑。根据全球风能理事会（GWEC），到2020 年风力发电可以提供全球电力的高达12%，创造140 万个新职位，每年减少超过150 亿吨的二氧化碳排放量，是当今水平的5 倍以上。
　　
　　美国能源部报告说国家拥有足够的和便宜的风力资源，到2030 年可以用风能生产出整个电力的至少20%。2012 年近70％安装在美国风电场的设备，包括风力涡轮机和其他组件如高架、叶片、齿轮和发电机都是国产的。风电行业雇用了80，000 名工人，促进国家经济增长了250 亿美元（资料来源：Quell 集团）。(end)