一种废旧风电叶片再利用方法与流程

1.本发明涉及废旧风电叶片再利用的技术领域，具体而言，涉及一种废旧风电叶片再利用方法。


背景技术：

2.现有技术中，风电叶片通常采用玻璃纤维增强环氧树脂作为原材料，其为热固性复合材料，固化成型后无法还原材料的原本属性，所以无法降解，这对我国的生态文明建设而言，是一种巨大的威胁。传统的掩埋和燃烧处理占用了大量土地资源，造成了严重的地下水和空气污染，并且没有充分发挥玻璃纤维复合材料的残余力学性能和价值。面对未来大量的退役叶片，对其进行资源化、高值化再利用已成为行业普遍关注的难题。因此开发低成本、高效率废旧风电叶片再生方法并制作成高附加值的产品且满足性能要求具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种废旧风电叶片再利用方法，以解决现有技术中存在的废旧风电叶片严重污染生态环境、价值利用率低的技术问题。
4.本发明提供的废旧风电叶片再利用方法，包括：
5.将预设尺寸范围内的废旧风电叶片材料与热塑性材料进行混炼，获得模压料；
6.将所述模压料模压成型，获得风电配套产品。
7.进一步地，混炼时，控制混炼温度为150-200℃。
8.进一步地，所述热塑性材料包括高密度聚乙烯(high density polyethylene，缩写为hdpe)、聚丙烯(polypropylene，缩写为pp)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene glycol terephthalate，缩写为pet)和聚氨酯(poly urethane，缩写为pu)中的至少一种。
9.进一步地，所述废旧风电叶片材料的预设尺寸范围为长度小于等于50mm且宽度小于等于10mm。
10.进一步地，所述模压料中还混炼有环氧树脂、固化剂、促进剂和低收缩添加剂。
11.进一步地，所述低收缩添加剂包括聚苯乙烯(polystyrene，缩写为ps)、聚乙烯(polyethylene，缩写为pe)和聚丙烯中的至少一种。
12.进一步地，控制所述模压料的厚度为5-50mm。
13.进一步地，所述废旧风电叶片材料为通过切割废旧风电叶片获得的短切纤维。
14.进一步地，所述将所述模压料模压成型，包括：将所述模压料转移至模具内，并对模具进行预热和预压，预热温度为50-60℃，预压压力为6-10mpa。
15.进一步地，所述将所述模压料模压成型，还包括：待向模具内加料完成后，合模、排气并进行保压固化，且进行保压固化时，控制模具内的压力为20-25mpa。
16.本发明提供的废旧风电叶片再利用方法，能够产生以下有益效果：
17.本发明提供的废旧风电叶片再利用方法，通过将预设尺寸范围内的废旧风电叶片
材料与热塑性材料进行混炼，并将混炼所得的模压料进行模压，能够制成风电叶片所需的叶片根部平台或人孔盖板等风电配套产品，不仅能够极大地减少固体废物，从而解决废旧风电叶片导致的生态环境污染问题，而且通过模压成型的方式将废旧风电叶片制成叶片根部平台或人孔盖板，能够充分利用作为玻璃纤维复合材料的废旧风电叶片的残余力学性能和价值，实现废旧风电叶片的资源化、高值化再利用。此外，相较于传统的叶片根部平台和人孔盖板制造方法，使用该方法制成的叶片根部平台和人孔盖板等风电配套产品，由于原材料大部分为废旧风电叶片材料，所以可以降低原材料成本。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本发明提供的废旧风电叶片再利用方法的流程框图；
20.图2为本发明提供的废旧风电叶片再利用方法制造风电配套产品的细化流程框图。
具体实施方式
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.本实施例提供一种废旧风电叶片再利用方法，如图1所示，包括：
23.s102，将预设尺寸范围内的废旧风电叶片材料与热塑性材料进行混炼，获得模压料。
24.具体地，本实施例中，混炼时，可以将准备好的废旧风电叶片材料，经蓬松后在密炼机中与热塑性树脂胶液充分捏合至树脂完全混合，再经烘干或晾干至适当粘度，从而得到所需的模压料。其中，增加热塑性材料可以适当增加模压料的流动性和塑性，进而使模压料混合得更加均匀以及具备一定的塑性。
25.s104，将模压料模压成型，获得风电配套产品，例如：制造风电叶片时所需的叶片根部平台和人孔盖版等。
26.本实施例提供的废旧风电叶片再利用方法，通过将预设尺寸范围内的废旧风电叶片材料与热塑性材料进行混炼，并将混炼所得的模压料进行模压，能够制成风电叶片所需的叶片根部平台或人孔盖板等风电配套产品，不仅能够极大地减少固体废物，从而解决废旧风电叶片导致的生态环境污染问题，而且通过模压成型的方式将废旧风电叶片制成叶片根部平台或人孔盖板，能够充分利用作为玻璃纤维复合材料的废旧风电叶片的残余力学性能和价值，实现废旧风电叶片的资源化、高值化再利用。此外，相较于传统的叶片根部平台和人孔盖板制造方法，使用该方法制成的叶片根部平台和人孔盖板等风电配套产品，由于原材料大部分为废旧风电叶片材料，所以可以降低原材料成本。
27.具体地，本实施例中，废旧风电叶片材料的预设尺寸范围为长度小于等于50mm且
宽度小于等于10mm，而废旧风电叶片材料为通过切割废旧风电叶片获得的短切纤维。当然，废旧风电叶片材料还可以通过切割以外的其他方式获得，只要其尺寸在预设尺寸范围内，均可以使用本实施例提供的方法制成叶片根部平台或人孔盖板等风电配套产品，本技术对废旧风电叶片材料的获得方法可以不作具体限制。
28.具体地，本实施例中，热塑性材料包括高密度聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚氨酯中的至少一种。
29.具体地，本实施例中，模压料中还混炼有环氧树脂、固化剂、促进剂和低收缩添加剂，用于保证模压料的流动性和最终产品的力学性能。其中，低收缩添加剂包括聚苯乙烯、聚乙烯和聚丙烯中的至少一种，用于为过局部松弛释放内应力补偿聚合收缩，从而降低收缩率。
30.具体地，本实施例中，混炼时，控制混炼温度为150-200℃。更具体地，可以根据对制成品的强度要求确定混炼温度，制造人孔盖板时，由于人孔盖板的强度要求较低，所以，可以控制密炼机的温度为180℃；而制造叶片根部平台时，由于叶片根部平台的强度要求较高，所以，可以控制密炼机的温度为200℃。
31.具体地，本实施例中，控制模压料的厚度为5-50mm。更具体地，根据制成品的厚度控制模压料的厚度，制造人孔盖板时，控制模压料的厚度为9mm；制造叶片根部平台时，控制模压料的厚度为36mm。
32.待获得模压料后，即可对模压料进行模压，具体地，本实施例中，将模压料模压成型，包括：将模压料转移至模具内，并对模具进行预热和预压，预热温度为50-60℃，预压压力为6-10mpa。
33.具体地，本实施例中，模压过程还包括：将模压料转移至模具内前，先进行模具预热，以及模具涂抹脱模剂，以保证制成品能够顺利脱模。而在脱模剂固化的同时，可以进行废旧风电叶片材料的准备；待脱模剂固化完成，即可向模具内加料。
34.具体地，本实施例中，模压过程还包括：待向模具内加料完成后，合模、排气并进行保压固化，且进行保压固化时，控制模具内的压力为20-25mpa。更具体地，合模工艺在液压机中完成，模压料需充满模具腔体，并使模压料的各组分(即，废旧风电叶片材料和热塑性材料、环氧树脂、固化剂、促进剂、低收缩添加剂)发生充分的固化反应，模压温度控制在150-200℃。合模过程中，可以通过控制压力保证产品的固化度。而不论是预热、预压，还是保压，均可以通过控制温度和压力来控制固化速度，以减少固化过程中的副产物，降低制成品的体积收缩率。
35.使用本实施例提供的废旧风电叶片再利用方法，制造人孔盖板时，以废旧风电叶片为主要原材料，添加少量的热塑性材料以及环氧树脂、固化剂、促进剂、低收缩添加剂，混炼获得厚度为9mm的模压料，并模压成型，即可获得制成品，而该制成品可用于70-80m级的风电叶片中。其中，热塑性材料选用聚丙烯薄膜，环氧树脂、固化剂、促进剂选用真空灌注成型的相应材料，低收缩添加剂选用聚苯乙烯。参照图2，具体过程为：
36.s202，模具预热，预热温度为50℃；
37.s204，模具涂抹脱模剂，以保证人孔盖板能够顺利脱模；
38.s206，准备废旧风电叶片材料：可以在脱模剂固化的同时，切割废旧风电叶片获得短切纤维，短切纤维的长度为20-30mm，宽度为1-10mm；
39.s208，混炼：将废旧风电叶片材料和聚丙烯薄膜热塑性材料、环氧树脂、固化剂、促进剂、低收缩添加剂加入密炼机内进行混炼，且控制密炼机的温度为180℃，最终获得厚度为9mm的模压料；
40.s210，模压料计量：混炼结束后、向模具内加料前，计量出制造人孔盖板所需的模压料；
41.s212，模具加料并预热和预压：脱模剂完成固化后，将计量好的模压料转移至模具腔体中并对模具进行预热和预压，预热温度为60℃，预先施加的压力为8mpa，且在预热和预压过程中需检查腔体内模压料的流动性；
42.s214，合模；模压过程在液压机315t中完成；
43.s216，排气；
44.s218，保压固化：控制模压温度为180℃，压力为20mpa；
45.s220，脱模；
46.s222，产品固化降温及后处理，获得人孔盖板制成品；
47.s224，模具清理，完成后，模具即可进行下一件产品的制造。
48.使用本实施例提供的废旧风电叶片再利用方法，制造叶片根部平台时，以废旧风电叶片为主要原材料，添加少量的热塑性材料以及环氧树脂、固化剂、促进剂、低收缩添加剂，混炼获得厚度为36mm的模压料，并模压成型，即可获得制成品，而该制成品可用于70-80m级的风电叶片中。其中，热塑性材料选用高密度聚乙烯薄膜，环氧树脂、固化剂、促进剂选用真空灌注成型的相应材料，低收缩添加剂选用聚苯乙烯。参照图2，具体过程为：
49.s202，模具预热，预热温度为50℃；
50.s204，模具涂抹脱模剂，以保证叶片根部平台能够顺利脱模；
51.s206，准备废旧风电叶片材料：可以在脱模剂固化的同时，切割废旧风电叶片获得短切纤维，短切纤维的长度为20-30mm，宽度为1-10mm；
52.s208，混炼：将废旧风电叶片材料和高密度聚乙烯薄膜热塑性材料、环氧树脂、固化剂、促进剂、低收缩添加剂加入密炼机内进行混炼，且控制密炼机的温度为200℃，最终获得厚度为36mm的模压料；
53.s210，模压料计量：混炼结束后、向模具内加料前，计量出制造叶片根部平台所需的模压料；
54.s212，模具加料并预热和预压：脱模剂完成固化后，将计量好的模压料转移至模具腔体中并对模具进行预热和预压，预热温度为60℃，预先施加的压力为10mpa，且在预热和预压过程中需检查腔体内模压料的流动性；
55.s214，合模；模压过程在液压机315t中完成；
56.s216，排气；
57.s218，保压固化：控制模压温度为200℃，压力为25mpa；
58.s220，脱模；
59.s222，产品固化降温及后处理，获得叶片根部平台制成品；
60.s224，模具清理，完成后，模具即可进行下一件产品的制造。
61.传统的叶片根部平台和人孔盖板用于封闭叶片根部内腔，同时可做轮毂调试操作平台用。叶片根部平台及人孔盖板所能承受的重量大于等于300kg。现有技术中，叶片根部
平台和人孔盖板的制造，选用环氧树脂体系，采用真空袋压或真空灌注方法，纤维布采用两轴向布或三轴向布拼接，保证表面光洁，无瑕疵点，根部平台本体外圆制作时首先按整圆制作，然后按图切割成型，其切割下的两块边料仍作为产品的一部分不可缺少。使用脱模布在根部平台内表面和外表面最外侧20cm区域制作粗糙面，方便手糊粘接。上述叶片根部平台和人孔盖板制作工艺流程较为复杂，且利用的原材料均需要从市场购买，成本较高，而利用本实施例提供的废旧风电叶片再利用方法，将废旧风电叶片再利用制成叶片根部平台或人孔盖板，则可大大降低成本。
62.模压成型方法有别于真空袋压或真空灌注方法，是先将粉状、粒状或纤维状的原材料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化的成型方法。模压成型具有原材料的损失小、制成品机械性能较稳定、产品尺寸精度高、重复性好、成型设备的造价较低、生产效率高，便于实现自动化生产等优点。本实施例提供的废旧风电叶片再利用方法，通过模压成型方法，调变废旧风电叶片材料配方、纤维长度、混料捏合时间，控制操作压力和温度等，控制模压料的流动性、收缩性、压缩性，确保了废旧风电叶片材料模压制成品的性能满足叶片根部平台及人孔盖板性能要求。
63.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。