【塑料機械網 技術學堂】拉擠工藝是一種連續生產復合材料型材的方法,它是將紗架上的無捻玻璃纖維粗紗和其他連續增強材料,例如聚酯表面氈等,進行樹脂浸漬,然后通過保持一定截面形狀的成型模具,并使其在模內固化成型后連續出模,由此形成拉擠制品的一種自動化生產工藝。
利用拉擠工藝生產的制品拉伸強度高于常見的鋼和鋁等金屬材料,而材質本身又具有良好的耐腐蝕性能,廣泛應用于基礎設施、新能源、交通工具、電工電氣、化工、海洋、船艇及眾多其他工業和民用領域。
拉擠成型工藝流程
拉擠成型工藝如下圖所示,可以分為玻璃纖維粗紗排布——浸膠——預成型——擠壓固化——牽引——切割幾個階段。
拉擠成型復合材料可以采用多種樹脂基體,近幾年來,由于聚氨酯樹脂的諸多優勢,市場份額迅速上升。玻纖增強聚氨酯拉擠復合材料的主要優勢體現在以下幾個方面:
1)纖維含量高:重量含量可輕松達到 80 %以上,纖維結構簡單,型材性能優越,減少甚至省去了纖維氈或布的使用,大大簡化了生產,提高了效率。
2) 可生產復雜截面、薄壁的型材而不開裂。
3) 型材表面光滑,材料性能品質穩定可靠。
4) 閉模生產工藝:密閉回路混料、浸潤。樹脂的配比、輸送、混合以及浸透產品在密閉的管路中進行,不與環境接觸,避免了環境中粉塵、濕氣等對產品的影響。
5) 清潔環保生產:聚氨酯樹脂中不含苯乙烯,生產場所沒有刺激性氣味,最大限度地減少了對環境和工人健康的影響。
6)全自動化生產:原料配比、混合、輸送、纖維浸透、牽引、型材固化成型、切割等所有工序均由自動控制的設備完成,保證產品質量的一致性。
科思創提供兩大體系
聚氨酯拉擠樹脂方案
Baydur® 體系
具有高度可調節性的聚氨酯復合材料
優異的隔熱性能與高剛度相結合
出色的機械性能:高機械強度和高結構剛度
耐用、穩定且抗腐蝕
高耐火性
環保
Desmocomp® 體系
用于纖維增強復合材料的特種脂肪族聚氨酯樹脂體系
耐候性: 無需紫外線穩定劑和防護涂層
阻燃性: 材料符合 DIN EN 13501- 1:10 -01 Bs1d0 的標準
易處理: 單組分聚氨酯體系,簡單加工,固化快
操作時間長:具有單組分聚氨酯體系的典型特性,可開放式生產。
玻纖增強聚氨酯型材典型力學性能:
聚氨酯拉擠成型制品包括各種桿棒、平板、空心管及型材,在市場上有廣泛應用。
1. 門窗型材 (Baydur® 體系)
高隔熱性:聚氨酯拉擠復合型材和實木、PVC一樣,擁有很低的導熱系數,室溫下為 0.34 W/m•K,只有鋁合金的約 1/700,是優良的絕熱材料。
低熱膨脹:聚氨酯拉擠復合型材的線性熱膨脹系數約為 7×10-6/K,遠低于鋁合金,與墻體的線性熱膨脹系數相近;因此,在溫度變化時,聚氨酯拉擠復合型材的框體不會與墻體產生縫隙,密封性良好,同時保證了整窗在溫差較大的環境下的隔熱性。
耐腐蝕:聚氨酯拉擠復合型材型材對大部分酸、堿、鹽、有機物,以及海水、潮濕空氣都有很強的抗蝕力;而且不銹不朽,耐腐蝕性能優于其他材質門窗型材。尤其適用于沿海、有腐蝕性的以及一般潮濕場所。
2. 風電葉片主梁 (Baydur® 體系)
采用拉擠片材制作葉片大梁,其主要優勢體現在以下幾個方面:
力學性能
與真空灌注工藝相比,拉擠更具備工業化生產的優勢
高玻纖含量
纖維在復合材料中的排布更加均勻
減少生產過程中的風險因素
拉擠片材在入模之前可以預先檢驗,盡量減少缺陷
拉擠工藝過程可以盡量降低人為因素的影響和干擾
縮短占模時間
3. 電纜橋架 (Baydur® 體系)
歷史上較多采用不飽和聚酯,但現在基本上已經切換為聚氨酯拉擠。聚氨酯拉擠橋架在現場施工方便程度上,以及使用期限上均占有優勢。
聚氨酯橋架具有高強的拉伸特性、抗沖擊性和耐腐蝕性。與不飽和聚酯樹脂相比,聚氨酯全面提高了產品的物理性能、強度和剛度。
拉擠速度快,生產效率高。
聚氨酯產品具有優異的韌性,經加工和沖切的邊緣顯現極少甚至沒有微裂紋,表面細膩光滑,鋼性強,孔隙率低,有利于后道加工如鉆孔、機械加工和裝配等作業。
不含溶劑苯乙烯,生產過程中不會產生溶劑揮發,無苯乙烯排放。
4. 托盤 (Baydur® 體系)
由于聚氨酯復合材料韌性,其耐沖擊及抗剪切強度均遠高于傳統材料,托盤的使用壽命可比傳統木質托盤耐用 20 倍。聚氨酯拉擠托盤循環使用壽命長,單次循環成本低,具有良好的經濟效益。
5. 集裝箱地板 (Baydur® 體系)
與傳統的以木質為基礎的材料相比,使用聚氨酯擠拉工藝的材料,重量會減輕 22 %,降低整船整車集裝箱的油耗和運輸成本。
在輕質的同時,又保持了足夠的堅韌性能,這一特性也降低了維護成本,增加了集裝箱的使用壽命。傳統集裝箱木地板使用壽命只有 5 ~ 10 年,而聚氨酯拉擠地板的使用壽命可超過 20 年。
其特別的性能有:
低重量,可降低運輸中的能源消耗
耐用性強(水、油、異味、微生物)
增加貨柜容器的使用壽命
可重復使用和回收的地板
6. 復合材料太陽能邊框
(Baydur® 體系及 Desmocomp® 體系)
一直以來,光伏電站使用的是傳統金屬邊框組件,而傳統金屬邊框長期在高壓的作用下,會出現 PID 效應,導致組件致命的功率衰減,發電量極度下降,造成巨大經濟損失。
因此,行業內進行了一輪又一輪的嘗試,研發降低發生 PID 效應風險的解決方案,非金屬邊框也許是一個很好的解決方法。非金屬太陽能組件邊框的優勢:
非金屬復合材料絕緣邊框給組件帶來極佳的系統級抗 PID 性能
保留傳統邊框體系便利以及可靠的安裝特性
絕緣邊框無需接地
適用于各種高要求的組件系統,以及高電壓系統
7. 專門為外保溫幕墻研發 ThermoBracket 保溫支架(Desmocomp®體系)
fischer Benelux B.V. 與 FISCO GmbH 共同研發了一款由復合材料制成的立面構件—— Thermo Bracket 保溫支架。在選擇材料的過程中,其測試了不同的樹脂技術,最終科思創的 Desmocomp® 樹脂憑借其最佳阻燃性能同時兼備機械負載和隔熱性能入選。
Desmocomp® 樹脂為節能型外立面的面世做出了重大貢獻:
高負載能力:機械負載能力高,與鋁質支架相似。
可靠的隔熱性能:改善隔熱效果并同時擴大室內空間。
耐火性:由 Desmocomp® 樹脂制成的復合材料,集高負載能力和高阻燃性于一體,是目前市場中唯一具有這種性能的商業化樹脂產品。
更具可持續性:使用更少的隔熱材料即可達到同樣的高度保溫效果,同時有利于減少二氧化碳排放。
節省空間:所需的隔熱系統更薄,可以節省出更多的居住或建筑空間。
雖然科思創的兩大體系聚氨酯拉擠樹脂方案廣泛應用于各個領域,但科思創的研發與創新從未止步;未來科思創將持續優化拉擠成型與復合材料加工技術,以創新技術滿足市場需求,探索工業設計的更多可能性。
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