CN114889169A - 一种轻型化太阳能边框及其生产工艺 - Google Patents

一种轻型化太阳能边框及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于太阳能技术领域，特别涉及一种轻型化太阳能边框及其生产工艺，包括如下步骤：步骤一：将包含热塑性塑料颗粒的原料投入挤出机，经高温成型模头挤出，得到A品，高温成型温度为180℃‑250℃；步骤二：A品前端带入连续纤维并一起前进，经中温冷却成型模头冷却定型，得到B品，连续纤维间隔分布在A品的横板内部，中温冷却成型温度为90℃‑160℃；步骤三：将B品经低温冷却成型模头冷却定型，得到C品，低温冷却成型温度为10℃‑45℃；步骤四：将C品经隧道式直型定型装置，得到成品；其中，A品、B品、C品、成品经牵引装置牵引前进。本发明生产的太阳能边框耐腐蚀性好，弯曲模量和弯曲强度高，密度小重量轻，适用于承重能力不强的场景。

Description

一种轻型化太阳能边框及其生产工艺
技术领域
本发明属于太阳能技术领域，特别涉及一种轻型化太阳能边框及其生产工艺。
背景技术
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能作为可再生的环保清洁能源，被广泛应用，在各种新能源的利用中占据重要地位。其中，光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。
光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成，其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分。太阳能电池板通过边框安装固定，由于太阳能电池板需要在很多恶劣状况下运行，要经受风吹雨打，边框在具备冲击强度、弯曲强度的同时，还需具备较高的耐腐蚀性。
中国实用新型专利CN202736938U公开了一种太阳能电池组件铝边框，包括主体框架，所述主体框架内设有空腔，上方设有开口向右的内扩型槽口，所述内扩型槽口包括上边框和下边框，所述下边框的长度大于上边框，所述上边框的右端设有向下的凸点，所述主体框架的下方设有加强筋框架。
中国发明专利CN102569465B公开了一种太阳能板边框，采用闭合的冷弯钢型材，其包括一个侧板和三个横档板，在侧板的前后端分别设有第一横档板和第三横档板，在第一横档板和第三横档板之间靠近第三横档板的位置设有第二横档板，第二横档板、第三横档板与侧板形成卡固太阳能板的卡槽，第一横档板与第二横档板之间设有支撑板，支撑板连接第一横档板与第二横档板；冷弯钢型材的闭合方式为焊接或咬合。
上述太阳能边框采用的铝型材和冷弯钢型材虽然有一定的冲击强度、弯曲强度，但其耐腐蚀性差，同时重量较重，不适用于承重能力不强的场景。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻型化太阳能边框及其生产工艺，其耐腐蚀性好，弯曲模量和弯曲强度高，密度小重量轻，适用于承重能力不强的场景。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的其中一个目的是提供一种轻型化太阳能边框的生产工艺，包括如下步骤：
步骤一：将包含热塑性塑料颗粒的原料投入挤出机，经高温成型模头挤出，得到A品，所述高温成型温度为180℃-250℃；
步骤二：步骤一得到的A品前端带入连续纤维，由于A品还处于软化状态，连续纤维被A品带入后嵌在A品的横板内部，A品带着连续纤维一起前进，并经中温冷却成型模头冷却定型，得到B品，所述连续纤维间隔分布在A品的横板内部，所述中温冷却成型温度为90℃-160℃；
步骤三：将步骤二中得到的B品经低温冷却成型模头进一步冷却定型，得到C品，所述低温冷却成型温度为10℃-45℃；
步骤四：将步骤三中得到的C品经隧道式直型定型装置，得到成品；
其中，A品、B品、C品、成品经牵引装置牵引前进。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，所述连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维或天然纤维。优选的，所述连续纤维为玻璃纤维。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，连续纤维的规格为100-300tex。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，所述原料中还包括短纤维，短纤维选自玻纤改性专用料、碳纤维、聚合物纤维或天然纤维。优选的，所述短纤维为玻纤改性专用料。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，所述A品包括中空的主体，所述主体包括上横板与下横板，在上横板上方设置有与上横板一起夹持太阳能电池板的，在下横板的一侧向外延伸有用于支撑主体的支撑横板，步骤二中的横板包括上横板、下横板、夹持横板、支撑横板，所述连续纤维沿横向间隔分布在横板内部。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，所述中温冷却成型模头进料口处设有针孔朝外的针，针的针尖一端固定在中温冷却成型模头上，针分布在A品横板一侧，连续纤维穿过针孔的一端被前进的A品带入一起前进，由于A品还处于软化状态，连续纤维被A品带入后嵌在A品的横板内部。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，所述牵引装置设置有一个且设置在隧道式直型定型装置之后，所述牵引装置之后设置有切割装置，步骤四中得到的成品经牵引装置牵引至切割装置，切割装置对成品按需要的长度进行切割。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，所述隧道式直型定型装置为内部设置有与成品相适配的通槽的长直条型模具，C品从通槽通过，保证成品的直线度。
在上述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺中，所述牵引装置为智能牵引机，智能控制A品、B品、C品、成品的移动速度，进而控制成品的厚度；所述切割装置为智能切割机，智能按照需求切割成品的长度。
本发明的另一个目的是提供一种轻型化太阳能边框，由包含热塑性塑料颗粒的原料通过挤出成型，所述原料中包含有短纤维，所述边框的横板内部间隔分布有连续纤维。
在上述的一种轻型化太阳能边框中，所述连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维或天然纤维，短纤维选自玻纤改性专用料、碳纤维、聚合物纤维或天然纤维。
在上述的一种轻型化太阳能边框中，所述原料还包括紫外线吸收剂、耐寒剂、润滑剂、相溶剂、抗氧剂。
在上述的一种轻型化太阳能边框中，所述紫外线吸收剂选自双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯，所述耐寒剂选自己二酸二辛酯，所述润滑剂选自硬脂酸锌或硅酮粉，所述相溶剂选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或接枝马林酸酐之氢化苯乙烯与丁二烯共聚物，所述抗氧剂选自四β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
在上述的一种轻型化太阳能边框中，所述原料中热塑性塑料颗粒的含量为22.5-94.5％，短纤维的含量为5-70％，紫外线吸收剂的含量为0.1-1.5％，耐寒剂的含量为0.1-1.5％，润滑剂的含量为0.1-1.5％，相溶剂的含量为0.1-1.5％，抗氧剂的含量为0.1-1.5％。
在上述的一种轻型化太阳能边框中，所述边框包括中空的主体，所述主体包括上横板与下横板，在上横板上方设置有与上横板一起夹持太阳能电池板的夹持横板，在下横板的一侧向外延伸有用于支撑主体的支撑横板，所述边框的横板包括上横板、下横板、夹持横板、支撑横板，所述连续纤维沿横向间隔分布在边框的横板内。
在上述的一种轻型化太阳能边框中，所述热塑性塑料为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PU(聚氨酯)、ASA(丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物)、尼龙中的一种。优选的，所述热塑性塑料为ASA。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本发明生产的太阳能边框的横板内部间隔分布有连续纤维，弯曲模量和弯曲强度高，连续纤维间隔分布在横板内部，相比现有的连续纤维均布在型材各处，本发明在保证抗弯强度的同时用料省，成本低；本发明采用的热塑塑料在保证弯曲强度的同时，相比铝和钢等金属材料，耐腐蚀性好，成本低，密度小重量轻，适用于承重能力不强的场景，同时可回收利用，环保。
2、本发明的通过短纤维与热塑性塑料颗粒混合后经高温挤出成型模头挤出，再结合连续纤维，在本发明具有较高弯曲强度的同时，使得本发明生产的太阳能边框内布满短纤维，降低本发明的冲击强度，提高产品硬度，相比现有热固性塑料中布满连续纤维无法加入短纤维，本发明承重强度好。
附图说明
图1是本发明的生产工艺的结构示意图；
图2是本发明的A品的立体图；
图3是本发明的A品的主视图；
图4是本发明的连续纤维加入A品的结构示意图。
附图标记：1、挤出机；2、高温成型模头；3、中温冷却成型模头；4、低温冷却成型模头；5、隧道式直型定型装置；6、牵引装置；7、切割装置；8、连续玻璃纤维；9、主体；10、上横板；11、下横板；12、夹持横板；13、支撑横板；14、针。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—4：
本发明实施例中所用的各种原料和试剂如无特别说明均为市售购买。
本发明实施例中的检测方法如下：
弯曲模量与弯曲强度：将成品放入湿度23℃、湿度50±5的恒温恒湿调节箱里调节24小时后，再放进拉伸万能检测机上测试。
冲击强度：将成品放入湿度23℃、湿度50±5的恒温恒湿调节箱里调节24小时后，再放在专用塑料行业的冲击测试验机上，用15绞力能量冲击。
耐寒性：将成品放入-40℃的耐寒箱里测试。
实施例1：
按以下配比准备原料：ASA颗粒的含量为98.4％、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(巴斯夫UV770)的含量为0.3％、己二酸二辛酯E920的含量为0.3％、硬脂酸锌S-919的含量为0.5％、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA8900)的含量为0.3％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(巴斯夫1010)的含量为0.2％。将原料经过以下步骤后得到成品：如图1所示：
步骤一：将原料投入挤出机1，经高温成型模头2挤出，得到A品，A品包括中空的主体9，所述主体9包括上横板10与下横板11，在上横板10上方设置有与上横板10一起夹持太阳能电池板的夹持横板12，在下横板11的一侧向外延伸有用于支撑主体的支撑横板13，如图2-3所示，所述高温成型温度为230℃；
步骤二：中温冷却成型模头3进料口处设有针孔朝外的针14，针14的针尖一端固定在中温冷却成型模头3上，规格为200tex的连续玻璃纤维8穿过针孔的一端被步骤一得到的A品前端带入一起前进，带入连续玻璃纤维8的A品经中温冷却成型模头3冷却定型，得到B品，所述连续玻璃纤维8间隔分布在A品的横板内部，横板包括上横板10、下横板11、夹持横板12、支撑横板13，上横板10内部沿横向间隔分布有3根连续玻璃纤维8，夹持横板12内部沿横向间隔分布有3根连续玻璃纤维8，下横板11和支撑横板13内部一共沿横向间隔分布有7根连续玻璃纤维8，针14分布在A品横板一侧，上横板10一侧分布有3根针14，夹持横板12一侧分布有3根针14，下横板11和支撑横板13一侧共分布有7根针14，如图4所示，所述中温冷却成型温度为125℃；
步骤三：将步骤二中得到的B品经低温冷却成型模头4进一步冷却定型，得到C品，所述低温冷却成型温度为25℃；
步骤四：将步骤三中得到的C品经隧道式直型定型装置5，得到成品；
隧道式直型定型装置5之后依次设有牵引装置6和切割装置7，A品、B品、C品、成品经牵引装置6牵引前进，步骤四中得到的成品经牵引装置6牵引至切割装置7，切割装置7对成品按需要的长度进行切割。
成品即加入连续玻璃纤维8冷却定型后的A品，A品的横截面与成品横截面相同。
通过检测，其弯曲模量为：9200兆帕；弯曲强度为：235兆帕；冲击强度为：13KJ/m2；密度为：1.02；耐寒等级为4级。
实施例2：
按以下配比准备原料：ASA颗粒的含量为93.4％、玻纤改性专用料的含量为5％、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(巴斯夫UV770)的含量为0.3％、己二酸二辛酯E920的含量为0.3％、硬脂酸锌S-919的含量为0.5％、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA8900)的含量为0.3％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(巴斯夫1010)的含量为0.2％。将原料经过与实施例1相同的步骤后得到成品。
通过检测，其弯曲模量为：9200兆帕；弯曲强度为：235兆帕；冲击强度为：10KJ/m2；密度为：1.07；耐寒等级为4级。
实施例3：
按以下配比准备原料：ASA颗粒的含量为63.4％、玻纤改性专用料的含量为35％、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(巴斯夫UV770)的含量为0.3％、己二酸二辛酯E920的含量为0.3％、硬脂酸锌S-919的含量为0.5％、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA8900)的含量为0.3％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(巴斯夫1010)的含量为0.2％。将原料经过与实施例1相同的步骤后得到成品。
通过检测，其弯曲模量为：9200兆帕；弯曲强度为：235兆帕；冲击强度为：4.5KJ/m2；密度为：1.15；耐寒等级为4级。
实施例4：
按以下配比准备原料：ASA颗粒的含量为28.4％、玻纤改性专用料的含量为70％、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(巴斯夫UV770)的含量为0.3％、己二酸二辛酯E920的含量为0.3％、硬脂酸锌S-919的含量为0.5％、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA8900)的含量为0.3％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(巴斯夫1010)的含量为0.2％。将原料经过与实施例1相同的步骤后得到成品。
通过检测，其弯曲模量为：9200兆帕；弯曲强度为：235兆帕；冲击强度为：2KJ/m2；密度为：1.21；耐寒等级为4级。
实施例5：
按以下配比准备原料：ASA颗粒的含量为63.4％、玻纤改性专用料的含量为35％、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(巴斯夫UV770)的含量为0.3％、己二酸二辛酯E920的含量为0.3％、硬脂酸锌S-919的含量为0.5％、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA8900)的含量为0.3％、四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(巴斯夫1010)的含量为0.2％。将原料经过以下步骤后得到成品：
步骤一：将原料投入挤出机1，经高温成型模头2挤出，得到A品，所述高温成型温度为230℃；
步骤二：将步骤一中得到的A品经中温冷却成型模头3冷却定型，得到B品，所述中温冷却成型温度为125℃；
步骤三：将步骤二中得到的B品经低温冷却成型模头4进一步冷却定型，得到C品，所述低温冷却成型温度为25℃；
步骤四：将步骤三中得到的C品经隧道式直型定型装置5，得到成品；
隧道式直型定型装置5之后依次设有牵引装置6和切割装置7，A品、B品、C品、成品经牵引装置6牵引前进，步骤四中得到的成品经牵引装置6牵引至切割装置7，切割装置7对成品按需要的长度进行切割。
本实施例与实施例3的原料配比相同，生产工艺区别在于步骤二中未带入连续玻璃纤维8。
通过检测，其弯曲模量为：7300兆帕；弯曲强度为：125兆帕；冲击强度为：4.5KJ/m2；密度为：1.15；耐寒等级为4级。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻型化太阳能边框的生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将包含热塑性塑料颗粒的原料投入挤出机，经高温成型模头挤出，得到A品，所述高温成型温度为180℃-250℃；
步骤二：步骤一得到的A品前端带入连续纤维，A品带着连续纤维一起前进，并经中温冷却成型模头冷却定型，得到B品，所述连续纤维间隔分布在A品的横板内部，所述中温冷却成型温度为90℃-160℃；
步骤三：将步骤二中得到的B品经低温冷却成型模头进一步冷却定型，得到C品，所述低温冷却成型温度为10℃-45℃；
步骤四：将步骤三中得到的C品经隧道式直型定型装置，得到成品；
其中，A品、B品、C品、成品经牵引装置牵引前进。
2.根据权利要求1所述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺，其特征在于：所述原料中还包括短纤维。
3.根据权利要求1或2所述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺，其特征在于：所述A品包括中空的主体，所述主体包括上横板与下横板，在上横板上方设置有与上横板一起夹持太阳能电池板的夹持横板，在下横板的一侧向外延伸有用于支撑主体的支撑横板，步骤二中的横板包括上横板、下横板、夹持横板、支撑横板，所述连续纤维沿横向间隔分布在横板内部。
4.根据权利要求1所述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺，其特征在于：所述中温冷却成型模头进料口处设有针孔朝外的针，针分布在A品横板一侧，连续纤维穿过针孔的一端被前进的A品带入一起前进。
5.根据权利要求1所述的一种轻型化太阳能边框的生产工艺，其特征在于：所述牵引装置设置有一个且设置在隧道式直型定型装置之后，所述牵引装置之后设置有切割装置，步骤四中得到的成品经牵引装置牵引至切割装置，切割装置对成品按需要的长度进行切割。
6.一种轻型化太阳能边框，其特征在于：由包含热塑性塑料颗粒的原料通过挤出成型，所述原料中包含有短纤维，所述边框的横板内部间隔分布有连续纤维。
7.根据权利要求6所述的一种轻型化太阳能边框，其特征在于：所述原料还包括紫外线吸收剂、耐寒剂、润滑剂、相溶剂、抗氧剂。
8.根据权利要求7所述的一种轻型化太阳能边框，其特征在于：所述原料中热塑性塑料颗粒的含量为22.5-94.5％，短纤维的含量为5-70％，紫外线吸收剂的含量为0.1-1.5％，耐寒剂的含量为0.1-1.5％，润滑剂的含量为0.1-1.5％，相溶剂的含量为0.1-1.5％，抗氧剂的含量为0.1-1.5％。
9.根据权利要求6所述的一种轻型化太阳能边框，其特征在于：所述边框包括中空的主体，所述主体包括上横板与下横板，在上横板上方设置有与上横板一起夹持太阳能电池板的夹持横板，在下横板的一侧向外延伸有用于支撑主体的支撑横板，所述边框的横板包括上横板、下横板、夹持横板、支撑横板，所述连续纤维沿横向间隔分布在边框的横板内。
10.根据权利要求6所述的一种轻型化太阳能边框，其特征在于：所述热塑性塑料为PET、PP、PU、ASA、尼龙中的一种。
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