|
||
|
||
|
||
|
||
|
■陳 博
拉擠成型技術(shù)肇始于1948年美國，上世紀60年代初只有20家廠商，主要集中在美國。如今，美國、西歐、日本拉擠成型工藝廠商已逾90家。國外拉擠復合材料型材年市場規(guī)模在25萬噸至30萬噸之間，其中美國為10萬噸。2013年，我國拉擠制品產(chǎn)量達28萬噸，約占產(chǎn)量的50%。拉擠型材廣泛用于電氣/器、耐腐蝕解決方案、建筑、運輸、軍事及消費品領(lǐng)域。
拉擠成型技術(shù)有諸多優(yōu)點。典型的拉擠線速度可達0.5～2m/min，生產(chǎn)效率較高，適于大批量生產(chǎn)，制造長尺寸的產(chǎn)品；樹脂/纖維含量可精確控制；由于纖維呈縱向、且體積比較高(40%～80%)，因而型材軸向力學性能非常好；拉擠型材主要用無捻粗紗增強，原材料成本低；多種增強材料組合使用，可調(diào)節(jié)制品的力學性能；拉擠型材可制造含凹凸復雜斷面形狀的制品；拉擠型材制品質(zhì)量穩(wěn)定、外觀平滑。
我國拉擠技術(shù)發(fā)展歷程
我國拉擠型材的技術(shù)源于四種渠道，一是學自日、歐美有關(guān)拉擠成型的技術(shù)文獻；二是引進國外拉擠成型技術(shù)及生產(chǎn)線予以啟發(fā)和參考；三是“黃浦軍校”效應(yīng)；四是自主創(chuàng)新。
據(jù)統(tǒng)計，我國已引進英國PULTREX，美國PC，CPE，CPA，ADVANCED COMPOSITES，PULTRUSION TECHNOLOGY, FIBERFLEX，COAST,BROTHER；意大利TOPGLASS，加拿大INLINE FIBERGLASS,OMNLGLASS，我國臺灣地區(qū)金才，香港地區(qū)捷利德等公司拉擠生產(chǎn)線46條。有的在引進設(shè)備時還同時引進了某種拉擠產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，如玻璃鋼鋼筋、抽油桿、門窗等。
通過消化、吸收國外拉擠工藝及其生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)，從原始仿制到自主創(chuàng)新，我國拉擠綜合技術(shù)已臻國際水平(非先進、更非)，引進起了頗大的促進作用。但也必須指出，由于某些原因，也從國外引進了一些并非先進、且相當差、低于當時我國國內(nèi)水平的設(shè)備。
“黃浦軍校”效應(yīng)。一些拉擠技術(shù)較為成功的企業(yè)或主動、或從動輸出了人才和技術(shù)，成為了拉擠生產(chǎn)的生力軍。如：滬寧一帶做得好的拉擠企業(yè)創(chuàng)業(yè)者不少出自南京玻璃纖維研究設(shè)計院屬下的興亞玻璃鋼有限公司；西安絕緣材料廠引進英國拉擠生產(chǎn)線后，其技術(shù)傳播到河北、黑龍江等地。
我國也不乏自主創(chuàng)新的拉擠技術(shù)。如同我國的纖維纏繞，企業(yè)是我國拉擠技術(shù)創(chuàng)新的主體。他們當中有的或許沒有高學歷，有工農(nóng)兵大學生、有復員軍人，卻不乏創(chuàng)新成果，下分述之。
１.初試（上世紀60～70年代）
處于“文革”中的北京251廠（北京玻璃鋼研究所）第四研究室，1968年開始研究拉擠成型，于1974年通過所內(nèi)鑒定。當時全然沒有拉擠機的概念，因陋就簡，采用卷揚機鋼絲繩牽引，以熱固性酚醛樹脂為基體，拉制成功25×40mm玻璃鋼槽鋼與直徑8～20mm管材。
２.探索(上世紀80年代)
一些研究所、院校、企業(yè)對拉擠成型工藝及設(shè)備著意自主研發(fā)。如江蘇九鼎新材料公司對拉擠機的原理、具體部件結(jié)構(gòu)作了深入的研究；武漢工業(yè)大學(現(xiàn)理工大學)以拉擠法生產(chǎn)了小直徑圓截面拉桿與天線。
北京251廠拉制成功電機槽楔和蛋形截面型材，后者用以生產(chǎn)雙杠、高低杠橫杠。此全套技術(shù)及拉擠生產(chǎn)線轉(zhuǎn)讓給天津利生體育用品公司，其產(chǎn)品成功用于1990年亞運會，并獲獎。
秦皇島耀華玻璃鋼廠與西安絕緣材料廠率先引進拉擠機。
３.進取(上世紀90年代)
沙市鋼管廠與秦皇島耀華玻璃鋼廠開發(fā)生產(chǎn)玻璃鋼抽油桿。
錦州開發(fā)玻璃鋼門窗技術(shù)，國內(nèi)一時掀起玻璃門窗熱。玻璃鋼窗是個好產(chǎn)品，然而由于價格等原因并未做大，年實際產(chǎn)量從未突破50萬平方米。
哈爾濱玻璃鋼研究所大力研發(fā)拉擠技術(shù)，其在《纖維復合材料》刊物上發(fā)表的文章為航空部門等多家引用；制造了30臺履帶式拉擠機，可惜未及時推廣。
河北中意玻璃鋼公司時任董事長岳紅軍主編的《玻璃鋼拉擠工藝與制品》一書，是國內(nèi)迄今唯一關(guān)于拉擠的專著，至今仍對拉擠技術(shù)進步起促進作用。
無錫一民營企業(yè)開發(fā)蔬菜大棚竿拉擠在線覆膜技術(shù)。
由武漢理工大學設(shè)計、哈爾濱玻璃鋼研究院與山東武城北方玻璃鋼廠制造生產(chǎn)的地鐵接觸軌保護罩成功用于伊朗德黑蘭地鐵。多家拉擠產(chǎn)品生產(chǎn)及設(shè)備制造企業(yè)興起。
４.向深度和廣度進軍(21世紀迄今)
拉繞、在線編織拉擠、樹脂注射浸漬、纖維預(yù)加張力、拉擠非金屬模具微波加熱、鋼模具感應(yīng)加熱等技術(shù)已逐漸推廣。拉擠生產(chǎn)裝備及其產(chǎn)品技術(shù)含量、附加值提升。面向國內(nèi)外兩個市場，拓寬產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。拉擠成套技術(shù)、拉擠產(chǎn)品已進入歐、美、日等發(fā)達市場。
近年拉擠技術(shù)進步
１.原輔材料
１）增強材料
我國玻纖池窯拉絲生產(chǎn)的拉擠用直接無捻粗紗，相比合股紗,能更好地發(fā)揮纖維的力學性能，提高拉擠制品的質(zhì)量。
玻纖連續(xù)原絲氈的纖維隨機分布，組織疏松、有彈性，在拉擠成型中易為樹脂浸漬，可提高制品的橫向強度，并改善表面質(zhì)量，長期以來一直多采用美國進口產(chǎn)品。數(shù)年前，南京、丹陽已有廠家生產(chǎn)。江蘇九鼎新材料公司與美國專家聯(lián)合設(shè)計連續(xù)氈生產(chǎn)線已投產(chǎn)，九鼎本身便生產(chǎn)拉擠型材，其連續(xù)氈必具有良好的工藝性等綜合性能。
膨體紗有利于改善界面、提高力學性能，亦可改善拉擠制品表面品質(zhì)，國內(nèi)引進加拿大技術(shù)生產(chǎn)門窗型材的企業(yè)早已采用，只可惜廣大拉擠業(yè)者尚無此概念，價格是深層原因。
玻纖縫編氈已廣為拉擠業(yè)者采用，不似單用無捻粗紗時易致產(chǎn)品開裂，且令橫向強度大為增加。
玻纖與聚酯表面氈已有國產(chǎn)并用于拉擠，亦有氈材印花后用于拉擠產(chǎn)品面飾。
玻纖/合成纖維復合紗(類似Twintex)可用于生產(chǎn)拉擠熱塑性玻璃鋼制品。
T700碳纖維已成功用于拉擠成型，制造電纜芯、抽油桿(帶)等產(chǎn)品。
2)基體樹脂及其助劑
拉擠成型用得多的樹脂是不飽和聚酯樹脂(UPR),要求活性、熱穩(wěn)定性好，現(xiàn)主流樹脂廠商產(chǎn)品多能滿足工藝要求。
拉擠用UPR所用固化劑亦有進步：歷經(jīng)早期從美國引進設(shè)備帶來的配方TBPB（過氧化苯甲酸叔丁酯）+MEKP（過氧化甲乙酮），臺商帶進來的TBPB+BPO（過氧化苯甲酰），后者比前者拉擠速度提高40%～60%；現(xiàn)在TBPB+TBPO（過氧化異辛酸叔丁酯），其拉擠速度可較第二種快50%，且型材表面質(zhì)量有所提高。BPPD（過氧化二碳酸二苯氧乙基酯）被稱為新型拉擠高效固化劑，可單獨或與TBPB和（或）TBPO同時使用。在模溫T1=85～140℃、T2=130～170℃情況下，拉擠速度可達2m/min。
國產(chǎn)新型酚醛樹脂用于拉擠，取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果，多用于制造要求阻燃低煙的產(chǎn)品，其耐酸性、耐溫性亦佳。國產(chǎn)酚醛膠衣性能已優(yōu)于舶來品。
我國環(huán)氧樹脂成功用于生產(chǎn)絕緣棒、反滲透管等產(chǎn)品。
雙組份熱固性聚氨酯樹脂(PUR)活性高、拉擠速度快、力學性能(尤以層間剪切強度)與耐化學腐蝕優(yōu)于傳統(tǒng)樹脂、不用連續(xù)氈亦可有較高的橫向強度、纖維含量可達80%Wt，故性價比高。國內(nèi)已有４家企業(yè)生產(chǎn)PUR拉擠制品，所用PUR購自德商Bayer與美商Huntsman公司。
2.工藝
經(jīng)過近幾年的發(fā)展拉擠技術(shù)工藝不斷取得突破。如，在線拉擠發(fā)泡生產(chǎn)PU隔熱隔音砌塊技術(shù)；PMMA的原位反應(yīng)拉擠技術(shù)，此工藝以上海杰事杰、中科院化學所為代表。
我國還相繼開發(fā)出了拉繞工藝，在線編織拉擠工藝，樹脂注射技術(shù)，金屬模具電磁感應(yīng)加熱工藝，預(yù)浸料拉擠技術(shù)等，還有以天津金錨為代表的纖維預(yù)加張力工藝，即纖維進入模具前，酌施張力，拉擠制品縱向強度與剛度提高10%～20%。
此外，還有大直徑環(huán)氧玻璃鋼絕氧棒拉擠技術(shù)，采用無脫模劑、真空注射樹脂等技術(shù)，現(xiàn)大可拉制直徑130mm的棒材(據(jù)美國專家馬丁稱，其大棒材直徑42mm,拉擠線速度0.7m/min)；連續(xù)玻璃纖維增強PU泡沫制品生產(chǎn)技術(shù)，反應(yīng)注射拉擠技術(shù)，混雜復合材料拉擠技術(shù)，拉擠機及相關(guān)設(shè)備設(shè)計與制造技術(shù)，筋材/錨桿制造技術(shù)，彎曲型材生產(chǎn)技術(shù)。
拉擠制品應(yīng)用概況
發(fā)達的市場以電子電器、建筑、工業(yè)設(shè)備、運輸、游樂設(shè)施為主，我國與之相近。（見下圖）
建議
據(jù)統(tǒng)計，目前我國大陸拉擠機擁有量已達3000臺，從量上講十分可觀,雖然業(yè)內(nèi)參差不齊，然總體上我國拉擠技術(shù)發(fā)展已邁過了低層次的臺階。
必須正視我國真正原創(chuàng)的拉擠技術(shù)非常少，業(yè)內(nèi)缺乏學習交流。如在線編織拉擠、模內(nèi)樹脂注射等已被批準的發(fā)明，上世紀國外就有了。筆者認為，我國與發(fā)達在拉擠技術(shù)研究水平上落后20年，盡管美、歐現(xiàn)在購買我國的型材與拉擠設(shè)備，主要是價格因素。
企業(yè)已成為創(chuàng)新的主體，希望相關(guān)高校及研究院所發(fā)揮自身優(yōu)勢，真正做到產(chǎn)學研相結(jié)合，能動地促進技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。
筆者建議，面向國內(nèi)外潛在市場，能動地研發(fā)新產(chǎn)品，使之處于技術(shù)與市場競爭的俯視高度；研發(fā)并采用新型樹脂及固化劑、固化系統(tǒng)，提高拉擠線速度；利用機械相對運動原理，開發(fā)異型產(chǎn)品，如近年德國的“反向拉擠技術(shù)”即是一例；發(fā)展纖維增強熱塑性塑料拉擠技術(shù)及其產(chǎn)品，可考慮采用玻纖/合成纖維復合紗，工藝較簡捷；發(fā)展預(yù)浸料拉擠；進一步研發(fā)微波加熱與電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，使之用于提高拉擠線速度和節(jié)能及減少模具預(yù)熱時間等方面；具有實力的企業(yè)可審時度勢邁出國門。
English
簡體中文
