當下,拉擠成型是聚氨酯復合材料光伏邊框的主要生產方式。
拉擠成型是指在牽引設備的作用下,將連續纖維或其織物浸漬樹脂,通過模具加熱使樹脂固化生產復合材料型材的工藝方法。拉擠成型工藝示意圖
拉擠成型具有纖維含量可控、原料利用率高和生產效率高等優點。常規拉擠生產線由紗架、浸膠槽、定型模具、牽引裝置和切割裝置等組成。
拉擠制品具有輕質高強、耐腐蝕等優點,在建筑、交通、風電、光伏等新能源、醫療、通信和電力輸送等領域有著廣泛的應用。拉擠成型技術起源于美國,早在1951年就有利用液態聚合物浸漬纖維來生產釣魚竿的專利。在過去的70年中,拉擠成型高速發展,現在是制造恒定截面、低尺寸公差的樹脂基復合材料型材最有效的方法之一。
風電葉片拉擠成型數字化生產線示意圖 圖源:江陰科誠聚氨酯 ( PU) 是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團 (-NHCOO-) 的聚合物,由多元醇和多異氰酸酯反應制得。聚醚型聚氨酯的硬段由多異氰酸酯和擴鏈劑構成,軟段由聚醚多元醇構成,因韌性好、固化快等優點使其在復合材料中脫穎而出。玻璃纖維是常用的增強材料,特別是連續玻璃纖維引入到聚合物基體中,載荷可以充分地傳遞給連續的纖維,具有輕質高強等優勢。纖維增強聚氨酯復合材料具有優異的力學性能、耐腐蝕性能和耐溫性能。雙組分聚氨酯樹脂拉擠是反應注射拉擠工藝。21世紀初,歐美開始纖維增強聚氨酯樹脂拉擠工業化生產。現國內已有雙組分聚氨酯樹脂拉擠線超200條。
纖維增強雙組分聚氨酯樹脂拉擠成型工藝流程主要是:將聚醚多元醇混合物和多異氰酸酯經過科學配比混合注入到注膠盒中;玻璃纖維紗、多軸向縫邊氈等纖維增強料在注膠盒中和聚氨酯樹脂充分浸漬;采用拉擠成型工藝,將經過口模的復合材料以一定的速度拉出,再經空氣冷卻并切割獲得連續玻璃纖維/聚氨酯拉擠型材。因聚氨酯為雙組分體系,需要雙組分灌注機混合。要求其計量精確、混合均勻、連續出料,且灌注量易調。
因聚氨酯體系反應快,很快產生膠凝,黏度增大,浸潤性降低。為提高浸漬性以及避免聚氨酯在浸膠器內固化,對每個產品均需特制注射盒。

PU反應注射拉擠 注射盒(美國馬丁)
可沿用傳統的拉擠設備(液壓往復式或履帶式)。在額定牽引力之內推薦用履帶式,以提供連續且均勻的拉擠力。現今采用伺服電機、閉環控制的液壓往復式亦能達到要求。
歐美雙組分聚氨酯拉擠生產線的注射盒與模具之間有水冷卻裝置,南通瑪泰科新材料公司率先開發的無水冷方案業已成功推廣。在產品脫模后溫度雖高,但可以不另進行冷卻,可加大模具出口到切割機之間的距離實現冷卻,浙江一公司采用距離為6m。
聚氨酯樹脂復合材料拉擠成型雖然起始于歐美,其設備工藝早期也主要是歐美開發,但是近些年來,國內相關企業也發展迅速,在拉擠成型工藝設備上有了大幅進步。
成立于2009年的江陰市科誠技術有限公司便是國內規模較大的履帶/液壓拉擠設備源頭制造廠家,有加工中心70臺,絕大多數零配件自己生產。年銷售18億,主要客戶有中國建材,遠景能源,東方電氣,明陽智能,三一重能,美國通用等。

拉擠成型設備 圖源:科誠
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科誠在風電葉片制造配套裝備領域已經擁有成熟的產品研發與制造經驗,形成了風電葉片模具液壓翻轉系統、風電葉片梁用拉擠板后處理智能生產線、風電葉片龍門式轉運車、風電葉片自動化NDT設備等多元化產品布局。?同時公司在復合材料光伏邊框拉擠設備、氫能制氫電解槽用鎳材料、復合材料門窗邊框拉擠設備等領域持續開發新產品。未來,公司將立足于新能源領域的“風光電儲”板塊,致力于打造成為具有全球競爭力的、世界知名的新材料和智能裝備產業的創新型企業,為社會的可持續發展、建設美好未來做出更多貢獻。江陰市科誠技術有限公司是高新技術企業、江蘇省專精特新中小企業、無錫市企業技術中心認定、無錫市風電葉片用自動化生產設備工程技術研究中心。江陰科誠將參加2023年10月20日在無錫舉辦的“2023年第二屆光伏材料論壇”,并有展臺展示,歡迎大家屆時前來交流!
參考資料:江陰科誠;樹脂基復合材料拉擠成型研究進展,北京化工大學機電工程學院;國內外復合材料工藝設備發展述評之五——拉擠成型,陳博等原文始發于微信公眾號(艾邦光伏網):江陰科誠:聚氨酯復材拉擠成型設備供應商