拉擠成型是復合材料行業(yè)最有前途的部分之一。市場(chǎng)研究公司Markets and Markets的一份報告顯示，拉擠成型終端市場(chǎng)到2020年將達到20億美元，復合年增長(cháng)率為4.8%。以下三個(gè)市場(chǎng)應用，突出了拉擠產(chǎn)品的獨特功能和優(yōu)勢。
市場(chǎng)細分之一 風(fēng)能
十多年來(lái)，風(fēng)能一直是Zoltek公司工業(yè)碳纖維應用的最大市場(chǎng)。東麗集團（Toray Group）全資子公司Zoltek負責銷(xiāo)售和營(yíng)銷(xiāo)的執行副總裁大衛?珀塞爾（David Purcell）表示：“大多數碳纖維制品都與航空航天和高端體育產(chǎn)品有關(guān)，這些領(lǐng)域往往對價(jià)格不那么敏感。而Zoltek從成本加成的角度出發(fā)，選擇從另一端進(jìn)入市場(chǎng)。獲得進(jìn)入航天項目的資格并不是我們的首要目標。相反，我們試圖與玻璃纖維、鋁、鋼和其他基礎建筑材料競爭?！?/span>
當Zoltek在21世紀初開(kāi)始為風(fēng)能市場(chǎng)銷(xiāo)售碳纖維時(shí)，大多數風(fēng)力葉片都是由玻璃纖維預浸料和織物組合而成。
“碳纖維織物可能會(huì )帶來(lái)操作上的挑戰并且有可能起皺，而且它們必須經(jīng)過(guò)灌注過(guò)程。預浸料可能也有相同的問(wèn)題，并且它們對制造環(huán)境敏感。粘性程度隨著(zhù)設施的濕度或溫度而變化。由于大多數風(fēng)力葉片制造設施都沒(méi)有受到氣候的嚴格控制，因此他們正在尋找更堅固的設備?！?span style="font-family:Calibri;">Purcell說(shuō)。
拉擠CFRP這種加式方式提供了解決方案。大約六年前，拉擠CFRP梁帽和風(fēng)葉進(jìn)入市場(chǎng)。Zoltek的拉擠型材是預固化的厚層碳纖維層壓板，適用于結構加固應用。
“拉擠成型工藝在最終的復合材料中鎖定了更好的纖維排列，這減輕了許多與織物和預浸料相關(guān)的加工問(wèn)題?！?span style="font-family:Calibri;">Purcell說(shuō)。
Zoltek的拉擠型材有多種標準形式，包括平板和圓條狀。該型材采用ZOLTEK PX35連續絲束碳纖維，由基于紡織品的前體制成，并采用專(zhuān)有工藝制造。50K纖維的拉伸強度為4,137MPa（兆帕斯卡），拉伸模量為242GPa（千兆帕斯卡）。
拉擠型材的一個(gè)最大的好處是易于存儲和處理。“你可以將它存放在帳篷外，因為它是一種完全固化的復合材料。你還可以將它切割并研磨——無(wú)論你需要做什么，處理都非常簡(jiǎn)單?！崩瓟D成型還可以縮短周期時(shí)間，特別是在梁帽制造方面。
“人們普遍認識到拉擠成型是連續生產(chǎn)復合材料的極低的成本方式，產(chǎn)生的廢料非常少，可以全天候運行。對于尋找特定價(jià)格點(diǎn)的終端用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這是非常有吸引力的?！?span style="font-family:Calibri;">Purcell說(shuō)。除了風(fēng)能之外，Zoltek還看到了汽車(chē)行業(yè)保險杠橫梁、車(chē)頂支撐結構、車(chē)門(mén)防盜梁等對拉擠成型產(chǎn)品的興趣。
這些應用比標準單向拉擠型材更復雜，但Zoltek自有解決的辦法，他表示：“當我們向前進(jìn)一步整合我們更基本的拉擠型材時(shí)，我們也認識到我們不可能成為所有領(lǐng)域的專(zhuān)家。當最終用戶(hù)需要更復雜的形狀時(shí)，我們會(huì )與拉擠成型合作伙伴緊密合作。這就是他們增加價(jià)值的地方?！?/span>
市場(chǎng)細分之二 基礎設施
Creative Pultrusions 公司自1973年以來(lái)一直生產(chǎn)玻璃鋼拉擠（FRP）制品。其利基市場(chǎng)之一是濱水應用，包括基礎樁、艙壁和護舷系統。該公司提供管樁、板樁及一些復合材料配件。
“木材一直是建筑的主要材料，但木材也有問(wèn)題，因為它會(huì )向環(huán)境中滲透化學(xué)物質(zhì)，而且使用不會(huì )持續很長(cháng)時(shí)間?！?span style="font-family:Calibri;">Creative pultr的營(yíng)銷(xiāo)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)總監達斯汀?特魯曼（Dustin Troutman）表示?；炷梁弯摬膫鹘y上也被用于濱水應用，但它們在鹽水中會(huì )腐蝕。
有許多原因讓復合材料成為的理想選擇：它們堅固、耐腐蝕。而且它們在海濱應用方面還具有另一個(gè)優(yōu)勢。
“復合材料是護舷系統的理想選擇，因為他們有能力吸收很大的動(dòng)能。因此，我們利用人們所認為的缺點(diǎn)——缺乏剛度——將其與復合材料的高強度結合起來(lái)，作為一種吸收能量的構件?！?span style="font-family:Calibri;">Troutman說(shuō)。
從高端住宅到大型商業(yè)項目和軍事設施，Creative pultr的產(chǎn)品無(wú)所不包。2016年，該公司為位于圣地亞哥美國海軍基地洛馬的新國防燃料支援站（DFSP）提供了132根管樁。88英尺長(cháng)的SUPERPILES采用聚氨酯樹(shù)脂制成，并采用電氣級E玻璃和E-CR玻璃加固。直徑為16英寸的管道厚度為1/2英寸，在打入圣地亞哥灣之前，在碼頭填充了6000 P.S.I.膨脹混凝土。
可膨脹混凝土在樁和混凝土之間創(chuàng )造了“復合作用”——使它們成為一個(gè)樁結構單元，Troutman說(shuō)：“承包商使用了一種特別制定的混凝土配方，以滿(mǎn)足粘合規范和創(chuàng )造復合出材料?！痹诎惭b之前，西維吉尼亞大學(xué)建造的設施中心通過(guò)測試填入特殊混凝土的樣本來(lái)驗證混凝土的粘結強度。
細分市場(chǎng)之三 公用事業(yè)
2013年，龍卷風(fēng)肆虐俄克拉荷馬城時(shí)，鋼鐵傳輸塔在時(shí)速210英里的大風(fēng)下扭曲，向地面傾斜，兩塔之間的鋁導體電纜被扯斷。但有一個(gè)部件完好無(wú)損——拉擠復合芯。
“有了復合材料，電塔和輸電線(xiàn)路將更加堅固?！睆秃喜牧现С峙c解決方案公司（CSSI）的所有者Clement Hiel博士說(shuō)：“薄型鋼在龍卷風(fēng)中會(huì )彎曲；適當設計的復合材料型鋼不會(huì )有這個(gè)問(wèn)題?！?/span>
Hiel博士于2001年創(chuàng )立了CSSI公司，旨在擴展復合材料技術(shù)的知識基礎并開(kāi)發(fā)創(chuàng )新產(chǎn)品。其中一種產(chǎn)品是用于傳輸線(xiàn)的鋁導體復合芯（ACCC）電纜。傳統上，公用事業(yè)依賴(lài)于鋁導體鋼筋（ACSR）電纜。ACCC采用CFRP棒，周?chē)h(huán)繞著(zhù)薄薄的GFRP絕緣層，可防止電偶腐蝕。它們通過(guò)拉擠成型同時(shí)制造。
采用復合材料而不是高強度鋼作為鋁傳輸電纜的芯材有很多好處。一個(gè)主要的優(yōu)勢與線(xiàn)路損耗有關(guān)。電力通過(guò)一個(gè)由塔和輸電線(xiàn)路組成的巨大互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )從發(fā)電廠(chǎng)輸送給消費者。據《科學(xué)美國人》雜志報道，美國電網(wǎng)包括20萬(wàn)英里的高壓輸電線(xiàn)路和550萬(wàn)英里的地方配電線(xiàn)路。Hiel說(shuō)，長(cháng)距離傳輸會(huì )造成6%到24%的電力損失。
“過(guò)去，電網(wǎng)運營(yíng)商和監管機構認為線(xiàn)路損失是一個(gè)棘手的問(wèn)題，但這似乎就是生活的一部分。他們也并不太擔心這個(gè)問(wèn)題，因為成本會(huì )轉嫁給消費者?，F在，時(shí)代已經(jīng)改變了，因為我們一直在向一個(gè)對環(huán)境敏感、低碳的世界邁進(jìn)，長(cháng)期建立的商業(yè)模式和實(shí)踐不再起主導作用?！彼硎?，采用拉擠復合芯的鋁導體可以將線(xiàn)路損耗降低25%到40%。
ACCC也比ACSR強。玻璃纖維與碳纖維復合芯材的抗拉強度為2.2 GPa，高強度鋼芯材的抗拉強度為1.9 GPa。此外，ACCC比傳統絞合鋼芯輕70%，結構緊湊。Hiel表示，這使得復合材料核心周?chē)黾恿司o湊的梯形鋁絞線(xiàn)，使鋁的摻入量增加了28%。他說(shuō)：“當你在導體中加入更多的鋁，你就增加了它的能量傳輸能力——這就是工業(yè)界所說(shuō)的載流量?！?/span>
ACCC的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)涉及到下垂問(wèn)題。鋁導體受熱時(shí)會(huì )膨脹，導致塔之間松弛?！皩?shí)際上，碳纖維的熱膨脹系數為零，這使得它遠優(yōu)于鋼強度構件?！?/span>Hiel說(shuō)，“結果是，電纜實(shí)際上不會(huì )下垂?！边@反過(guò)來(lái)意味著(zhù)，在新的建筑和重建中，塔可以被放置在更遠的地方。對于線(xiàn)路翻新（稱(chēng)為再管道化），由于低熱下垂特性，公用事業(yè)公司可以利用現有的基礎設施和ACCC使其容量翻倍。
CTC Global生產(chǎn)的拉擠復合芯材的專(zhuān)利，Hiel獲得長(cháng)達十年之久。他們已經(jīng)在全球安裝了超過(guò)4萬(wàn)英里的ACCC。
Hiel認為，像這樣的應用程序——以及基礎設施中的其他組合——的潛力是無(wú)限的?！懊绹墙⒃阡撹F、鋁和混凝土的基礎上的。它需要在復合材料的基礎上重建?！彼f(shuō)。