拉挤技术在复合材料中的应用

拉挤成型是一种制造高刚度复合材料空心型材的低成本方法。拉挤复合型材在应用中的优点包括重量轻、强度高、耐腐蚀、安装快速、方便。这些特性使它们在进入和施工存在困难的情况下与标准桥梁材料具有竞争力。复合材料可以设计成提供广泛的弯曲、冲击、拉伸和压缩强度。它们可以形成任何形状，并且可以添加颜色以使结构与大多数景观融为一体。复合材料的成本低于可能用于高腐蚀性环境的不锈钢或高碳合金钢部件。

拉挤成型目前是基础设施、电信和公用事业等关键应用领域数千种产品的首选复合材料部件制造形式之一，并正在成为全球工业经济的支柱。

根据 Lucintel 的市场研究，拉挤制品很可能是未来十年复合材料行业最有前景的类别之一，预计到 2023 年全球拉挤制品市场将达到 30 亿美元，比 2018 年的复合年增长率为 4.1%到 2023 年。

通过牵引装置将增强纤维和液态树脂转化为纤维增强塑料 (FRP) 的过程称为拉挤成型。

拉挤机使用成型和卷边来制造具有特定横截面的棒材、管材和结构形状。拉挤成型是一种低成本且强度更高的方法，用于制造实心或空心型材，如扁钢、槽钢、管道、管材、棒材等。

300 Tex Glass Leno 织物（12 毫米 x 12 毫米或 12 毫米 x 16 毫米）可以在 具有以下结构细节的剑杆织机上制造：

述带有环氧树脂的织物层可制成可用于轻质和高强度便携式房屋/厕所的厚复合材料（ATIRA 的一个团队在 2015 年进行了此类研究，后来根据总理的低成本厕所计划将其商业化村子里的家）。这些结构中的侧柱是在 Martin Pultrusion Machine 上使用 Pulstrand 4100 4800 tex 标准玻璃粗纱和树脂制成的。

由于许多优点，拉挤技术已在建筑行业迅速商业化，并且可以在最近由拉挤结构组成的天花板、停车棚等中看到。

什么是拉挤工艺？

拉挤成型是一种制造工艺，它使用拉动方法而不是推动方法将增强纤维和液态树脂转化为纤维增强塑料（挤出）。纤维增强聚合物是由此产生的塑料复合材料 (FRP) 的名称。拉挤系统分为两类：往复式（hand over hand）和连续式（cat track）。在被送入导板之前，纤维增强材料（通常是玻璃或碳纤维）的粗纱（长而窄的束）通过纱架精确定位，以便正确放置在复合材料中。拉挤成型工艺的第一步是不断地将纤维拉过树脂浸渍液，直到它们饱和。环氧树脂、聚氨酯、聚酯或乙烯基酯可用于树脂浴或浸湿。

填充剂和其他添加剂，如着色剂、阻燃剂和紫外线阻燃剂，经常被混合到工艺中，以改善成品的外观、耐腐蚀性和长期性能。随着饱和纤维离开浸渍液，它们进入“预成型机”，通过挤出多余的树脂来帮助塑造纤维增强材料。然后将树脂浸渍的纤维增强复合材料拖过热钢模具以固化热固性树脂并将聚合物固化成所需的形状。

硬化的 FRP 被进一步拉向切割刀片，在那里可以轻松地将其切割成适当的长度。在拉挤成型的最后一步中，定制的聚氨酯拉块可防止成品型材开裂、弯曲或变形。成品既坚固又轻便。

拉挤制品的常见用途有哪些？

拉挤制品用于各种应用，包括那些支持：

1.建筑，包括用于住宅和商业应用的窗户、门和框架型材和加强件、管道和电气支架以及卷帘门板

2. 电线杆交叉臂、线路标记、电线和线槽、废水和水处理组件、非导电梯轨和光缆都是公用设施的例子。

3.桥梁部件、耐腐蚀护栏、天线外壳、铁路道口臂和高速公路声屏障都是基础设施的例子。

拉挤制品也用于各种垂直领域，包括：

一、制冷的组成部分

2.板甲

3. 消毒刀片

4. 电缆托盘

5. 静态避雷器

6.工具手柄

7. 由芯管制成的支柱

8. 外围围栏

9. 甲板

10.护栏和扶手

汽车、铁路和航空航天制造垂直行业，以及工业、建筑、电气、化学和土木工程部门，都在很大程度上依赖拉挤成型来制造坚固且轻巧的专用零件。

采用拉挤部件建造具有低成本和低重量技术的现代仓库。

上述信息的目的是，美国、德国、中国等国家多年来一直在利用这种最新技术，而企业家、老牌商人却在毫无根据的担心中慢慢采用。自 2013 年起，ATIRA 和“卓越中心”联合 NIFT（国家时装技术研究所）、EDI（企业家发展研究所）、IIT（印度理工学院）等机构开始在该领域进行研发，使印度能够做到不要错过拥有世界级制造单位的机会。

拉挤产品实施的增长机会：

• 面对供应有限和关税上涨，预计基础设施行业将成为拉挤复合材料的主要增长动力，为传统钢筋提供潜在的替代品。

• 钢筋腐蚀是资产管理成本的主要来源，在结构的整个生命周期内修复钢筋混凝土基础设施的问题需要花费数百万美元。在美国 615,000 座桥梁中，超过 54,000 座被评为结构不良。

• 全球钢筋市场规模约为 2 亿美元。根据广泛的研究，玻璃纤维增​​强塑料 (GRP) 钢筋已被证明具有保持其微观结构完整性和机械质量超过 15 年的潜力。因此，基础设施所有者可以受益于更高的耐用性、更低的生命周期成本和更好的长期性能。佛罗里达州的霍尔斯河大桥是下一代桥梁项目，旨在展示复合材料的可靠性和优势，包括拉挤 FRP 钢筋，用于整个上部结构的各个位置，包括甲板、障碍物、引道板、和下部结构和板桩墙。

• 还有更多的行业、企业和垂直行业可以从拉挤成型技术和产品中显着获利。

• 为了降低安装、维护和能源成本，在石油行业，易腐蚀的钢抽油杆可以用轻质拉挤碳纤维复合材料代替。

• 拉挤纤维层压板可以提供安装和耐用性优势，同时减少 5G 基础设施和建筑元件中较低波长 5G 信号的衰减。

• 随着拉挤产品在所有垂直领域获得市场份额，有助于无损检测的技术，以及树脂系统和固化剂方面的新突破，可以安全地提高拉挤生产线速度而不降低最终产品的性能，将发挥重要作用。

• 未来五年，预计拉挤制品的工业需求将成为最主要的部分。海洋石油钻井作业、冷却塔和土木工程项目的成功和成本效益都依赖于高强度结构复合材料，这将推动对拉挤复合材料的需求。

拉挤制品的特点：

• 重量轻：拉挤成型产品的重量是钢的 20% – 25%，是铝的 70%。

• 高强度：按公斤计算比结构钢强。

• 耐腐蚀：拉挤成型产品不会腐烂，并且不受各种腐蚀元素的影响。 

• 尺寸稳定性：拉挤制品的热膨胀系数略低于钢，甚至低于铝。

• 不导电：玻璃增强拉挤成型具有低导热性，因此它们是不导电的。

• 电磁透明性：拉挤制品对无线电波、微波和其他电磁频率是透明的。

• 零件合并：定制设计的拉挤成型允许将多个零件设计和制造成一个零件，从而减少将许多制造零件连接在一起的需要。

• 低温能力：玻璃纤维增​​强拉挤成型在极低温度（-70F）下表现出显着的机械性能。抗拉强度在-21℃时较大，而冲击强度在-21℃时较大。

拉挤复合材料的其他优点：

拉挤制造允许生产几乎任何尺寸的几乎任何恒定横截面形状，从而在广泛的市场中实现市场渗透。由于典型竞争对手材料无法比拟的必然优势，拉挤产品为某些行业带来了超出价格竞争力的优势。

1. 耐腐蚀性：耐酸性和碱性腐蚀的玻璃纤维拉挤制品适用于户外或恶劣环境，非常适合用于垂直建筑。

2. 电信和无线行业可以从玻璃纤维拉挤成型的能力中受益，这种能力很容易被无线电波刺穿，以支持双向无线电、手机、WiFi 或蓝牙连接。

3. 由于非导电拉挤玻璃纤维处理设备和提供绝缘的玻璃纤维拉挤梯，在带电环境中减少了电击。

4. 隔热：玻璃纤维拉挤成型降低的热透射率可减少冷凝并支持需要通过墙腔或表面保持热特性的特征安装。

拉挤复合材料非常适合需要高尺寸稳定性、易于运输和安装、接近指定标准的公差以及长时间维护很少的项目。这是一个长期的、具有成本效益的解决方案。

结论：

拉挤成型能够以大批量、经济高效的方式生产坚固、耐用、持久和轻质的结构型材和组件。拉挤制品易于运输和组装，完全符合全球可持续发展目标。

除了制造、运输和资产管理的成本效益外，拉挤制品最吸引人的特点之一是它们的长期生存能力。拉挤复合材料非常耐用，使用寿命长，维护要求低，并且在产品的整个生命周期中使用的能源更少，之后许多可以回收利用。面对关税和不断上涨的运输成本，拉挤复合材料替代钢铁和铝的能力比以往任何时候都更加重要。复合拉挤制品仅占制造的所有增强塑料的 5%，而铝挤压制品约占所有铝消耗的 15%。这为拉挤制品市场的巨大增长打开了大门，有助于促进全球可持续发展。