風電及光伏用復合材料

拉擠型材檢測與應用

報告人：楊節(jié)標

單 位：北京玻鋼院檢測中心有限公司

國家玻璃鋼制品質(zhì)量檢驗檢測中心

守正創(chuàng)新 追求卓越

第1部分 背景及意義

第2部分 常規(guī)理化性能檢測與應用

第3部分 在線檢測與應用

背景及意義

本報告涉及的風電及光伏用復合材料拉擠型材主要包括：風電葉片用拉擠板材及光伏用拉擠邊框。

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背景及意義

風電葉片用拉擠板材具有成型工藝簡單、力學性能優(yōu)異、生產(chǎn)自動化程度高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，

而成為新的主梁成型技術的研究方向，應用越來越廣泛。

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背景及意義

光伏用復合材料邊框，目前主要采用的是聚氨酯拉擠邊框。與傳統(tǒng)的鋁制及金屬制光伏邊框相比，

聚氨酯光伏邊框擁有以下優(yōu)勢：

1、密度低力學性能優(yōu)異；

2、耐腐蝕性和耐候性好；

3、膨脹系數(shù)低，溫差波動時，變形量??；

4、體積電阻率高，絕緣性能好，大大降低了光伏發(fā)電過程中漏電回路的風險；有助于減少PID電

勢誘導衰減現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高電池板的發(fā)電效率。

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

玻璃纖維拉擠板材樹脂基體測試項目主要有：

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

碳纖維拉擠板材樹脂基體測試項目主要有：

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

密度測量（GB/T 1463-浮力法）

l 試驗水溫一般保持在23℃～23.5℃之間

① 試驗前，試驗用水用蒸餾水或去離子水，放置在恒溫烘箱內(nèi)恒溫2h以上，測試前用水銀溫度計確認水溫；

② 試驗過程中，實時監(jiān)控試驗用水溫度，溫度低于23℃時，立即停止試驗。

l 實驗室環(huán)境應保持在23℃±2℃

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

0°拉伸強度、模量測試（ISO 527-5）

l 試樣一般采用機械加工

① 玻纖板試樣中間試驗段銑至2mm厚；

② 碳纖板試樣整體銑至2mm厚厚，兩夾持端貼加強片。

l 試驗前應檢查試驗尺寸（試樣工作段厚度偏差≤±0.05mm等）

l 試樣試驗前應保持在測試環(huán)境23℃±2℃，50%±10%不小于24h

l 試驗過程，對不同試樣的夾持力應保持恒定

l 模量測量時，應在試樣兩側(cè)對中安裝引伸計，應變測試結(jié)果應

采用兩者平均值

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

90°拉伸強度、模量測試（ISO 527-5）

l 試樣一般采用板材原厚

l 試驗前應檢查試驗尺寸（試樣寬度偏差≤±0.5mm等）

l 試樣試驗前應保持在測試環(huán)境23℃±2℃，50%±10%不小于24h

l 試驗過程，對不同試樣的夾持力應保持恒定

l 模量測量時，應在試樣一側(cè)對中安裝引伸計

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

0°壓縮強度、模量測試（ISO 14126）

l 試樣一般采用機械加工

① 試樣中間試驗段銑至2mm厚；

l 試驗前應檢查試驗尺寸（試樣工作段厚度偏差≤±0.05mm等）

l 試樣試驗前應保持在測試環(huán)境23℃±2℃，50%±10%不小于24h

l 試驗過程，對不同試樣的夾持力應保持恒定

l 模量測量時，應在試樣兩側(cè)對中粘貼應變片，應變片粘接后

進行電阻及外觀檢查

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

90°壓縮強度、模量測試（ISO 14126）

l 試樣一般采用機械加工

① 試樣采用5mm厚,兩夾持端貼加強片；

l 試驗前應檢查試驗尺寸（試樣工作段厚度偏差≤±0.05mm等）

l 試樣試驗前應保持在測試環(huán)境23℃±2℃，50%±10%不小于24h

l 試驗過程，對不同試樣的夾持力應保持恒定

l 模量測量時，應在試樣兩側(cè)對中粘貼應變片，應變片粘接后

進行電阻及外觀檢查

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

V型剪切強度、模量測試（ASTM D7078）

l 試驗前應檢查試驗尺寸（R角等）

l 試樣試驗前應保持在測試環(huán)境23℃±2℃，50%±10%不小于24h

l 試驗過程，對不同試樣的夾持力應保持恒定

l 模量測量時，應在試樣兩側(cè)對中粘貼應變片，應變片粘接后

進行電阻及外觀檢查

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

拉拉疲勞（ISO 13003）

l 試樣測試環(huán)境保持在23℃±2℃，50%±10%以內(nèi)

l 試驗前應檢查試驗尺寸

l 試驗過程，對不同試樣的夾持力應保持恒定

l 實驗頻率優(yōu)選3Hz，可適當增加，但不超過6Hz

l 保持試樣工作段溫度不得超過室溫的10℃以上，

可局部增加降溫裝置

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 風電用拉擠板材

拉壓、壓壓疲勞（ISO 13003）

l 試樣測試環(huán)境保持在23℃±2℃，50%±10%以內(nèi)

l 試驗前應檢查試驗尺寸

l 防失穩(wěn)工裝安裝夾緊力應保持一致，可用扭矩扳手

l 防失穩(wěn)工裝應采用輕質(zhì)材料，盡量減少其自重

l 試驗過程，對不同試樣的夾持力應保持恒定

l 實驗頻率優(yōu)選3Hz，可適當增加，但不超過6Hz

l 保持試樣工作段溫度不得超過室溫的10℃以上，

局部應增加降溫裝置

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 聚氨酯光伏邊框

聚氨酯光伏邊框產(chǎn)品由于目前國內(nèi)還沒有相關產(chǎn)品標準，目前正在制定的標準有中國材料與試驗

標準化委員會下達CSTM團體標準《晶體硅光伏組件用玻纖增強聚氨酯邊框》，行業(yè)標準、國家標準

也在同步申請中。本報告中涉及的相關測試項目主要依據(jù)相關征求意見稿。

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常規(guī)理化性能檢測與應用—— 聚氨酯光伏邊框

邊框性能測試項目如下：

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序 號 特征 單位 特征值 測試方法

1

加工性能

角碼與短邊的拉拔力 N ≥200 標準規(guī)定方法

2 與密封膠粘接力 N/cm ≥90 標準規(guī)定方法

3

組件性能

靜載 -- -5400/+2400Pa IEC 61215

4 動載 -- 1000/+1000Pa，1000個循環(huán) IEC 61215

常規(guī)理化性能檢測與應用—— 聚氨酯光伏邊框

邊框性能測試項目如下：

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序 號 特征 單位 特征值 測試方法

5

環(huán)境老化

性能

濕熱測試

DH1000/2000

--按照IEC判定標準進行

測試和判定

IEC 61215

6 濕凍測試

HF10/20

--按照IEC判定標準進行

測試和判定

IEC 61215

7 鹽霧測試 h 按照IEC判定標準進行

測試和判定

IEC 61701

8 耐臟污測試 --按照IEC判定標準進行

測試和判定

IEC 61215

10 耐紫外測試

1200kWh

Kwh 按照IEC判定標準進行

測試和判定

IEC 61215

11 溫升測試

TC200

--按照IEC判定標準進行

測試和判定

IEC 61215

常規(guī)理化性能檢測與應用—— 聚氨酯光伏邊框

材料性能測試項目如下：

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序號 特征 單位 特征值 測試方法

1

物理性能

縱向彎曲強度 MPa ≥600 GB/T1449或ISO14125

2 縱向拉伸強度 MPa ≥600 GB/T 1447或ISO527-4

3 橫向彎曲強度 MPa ≥80 GB/T1449或ISO14125

4 橫向拉伸強度 MPa ≥600 GB/T 1447或ISO527-4

5 縱向拉伸彈性模量 GPa ≥40 GB/T 1447或ISO527-4

6 密度 g/cm3 2.0±0.1 GB/T1463/ISO1183.1

7

機械性能

球壓 mm 壓痕<2mm IEC 60695-10-2

8 凍球(低溫沖擊） - 1焦耳能量沖擊，無破損，開裂 IEC 62790或IEC 60068-2-75

9 熱化學性能 耐熱性能 ≥90℃ RTI/TI/黃卡指數(shù) IEC60216/UL 746B

10 絕緣性能 體積電阻率 ?-M ≥1014 GB/T1410

12 阻燃性能 阻燃等級 -- 達到V1 IEC 60695-11-10

常規(guī)理化性能檢測與應用—— 聚氨酯光伏邊框

拉擠光伏邊框及相關材料認證，目前主要包括：

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序號 認證種類 認證機構(gòu) 獲認證廠家

1 聚氨酯樹脂 德國萊茵TüV 科思創(chuàng)等

2 復合材料邊框用聚氨酯產(chǎn)品

TüV南德、VDE檢測

認證研究所、德國

萊茵TüV

沃萊新材、浙江德毅隆、萬華化學、

億晶光電、振石集團華智研究院等

3 復合材料邊框用聚氨酯材料 TüV南德 科思創(chuàng)等

4 復合材料光伏組件

TüV北德、TüV南德、

德國萊茵TüV 橫店集團東磁股份、正泰新能等

在線檢測與應用——拉擠型材在線檢測需求

l 外觀檢驗及內(nèi)部質(zhì)量檢驗是拉擠型材型式檢驗和質(zhì)量一致性檢驗的必要條件

l 廠家對拉擠型材外觀及內(nèi)部質(zhì)量要求越來越嚴格

l 目前，外觀及內(nèi)部質(zhì)量檢測以人工為主，易受到人為因素和外界干擾影響，存在漏檢

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在線檢測與應用——拉擠型材常見表面缺陷

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色差 異物

干紗 凹坑 裂紋

外力損傷

在線檢測與應用——拉擠型材常見內(nèi)部缺陷

拉擠型材外觀及內(nèi)部缺陷來源：受原材料和生產(chǎn)工藝影響，在生產(chǎn)過程中無法避免產(chǎn)生一定的缺

陷；且容易遭受外界撞擊而產(chǎn)生損傷。

內(nèi)部缺陷主要包括分層、氣孔、疏松、夾雜、貧膠等。

在線檢測與應用——在線質(zhì)量檢測種類

目前行業(yè)內(nèi)常用的外觀質(zhì)量在線檢測為機器視覺檢測，內(nèi)部質(zhì)量在線檢測分為X射線檢測、超聲波檢測。

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超聲波

機器視覺

X射線

利用超聲檢測儀在拉擠型材一側(cè)發(fā)射超聲波，在同側(cè)接

收反射波或另一側(cè)接收透過波形成圖像，進行實時內(nèi)部

質(zhì)量分析。

利用工業(yè)相機采集拉擠型材外觀圖像進行實時圖像分析，

檢測外觀質(zhì)量。

利用X射線機在拉擠型材一側(cè)發(fā)射，另一側(cè)接收透過射

線形成圖像，進行實時內(nèi)部質(zhì)量分析。

行業(yè)內(nèi)常用的拉擠板在線外觀檢測設備

目前，拉擠板在線外觀檢測設備行業(yè)內(nèi)已開始局部應用?？蓹z驗出如色差、異物、纖維接頭、干紗、凹坑、外

力損傷、脫模布脫粘、脫模布到邊距離過大等缺陷類型。

但目前行業(yè)常用設備存在視野窄、對連續(xù)型缺陷檢出效果差、不同產(chǎn)線相對孤立、缺陷識別能力不足、缺陷的

判定方法不統(tǒng)一。

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在線檢測與應用——相關標準情況

目前國內(nèi)外沒有專門針對纖維增強塑料拉擠型材在線無損檢測方法的標準。檢測方法和缺陷損傷

的判定方法不統(tǒng)一。行業(yè)內(nèi)急需制定統(tǒng)一的纖維增強拉擠型材在線無損檢測方法國家標準,我們公司

結(jié)合現(xiàn)狀和行業(yè)應用，目前正牽頭組織相關企業(yè)申報在線無損檢測相關國家標準……

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研究團隊—— 北京玻鋼院檢測中心有限公司

公司位于北京延慶，起源于北京玻璃鋼研究設計院（二五一廠），隸屬于中國國檢測試控股集團

股份有限公司（國檢集團），公司擁有國家玻璃鋼制品質(zhì)量檢驗檢測中心。主要從事纖維增強塑料原

材料及制品檢測、認證、檢測裝備開發(fā)、工程監(jiān)造等。

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研究團隊—— 北京玻鋼院檢測中心有限公司

l北京玻鋼院檢測中心有限公司是一家國家高新技術企業(yè)。

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公司資質(zhì)

üCNAS

üCMA

üGB/T19001質(zhì)量管理體系

üGJB9001C武器裝備質(zhì)量管理體系

ü國家高新技術企業(yè)

ü專精特新中小企業(yè)

服務能力

ü靜態(tài)力學、動態(tài)疲勞檢測

ü化學、熱、電、阻燃、無損檢測

ü紫外、鹽霧、高低溫等耐候性檢測

ü管道、儲罐、拉擠型材等產(chǎn)品檢測

ü拉擠型材在線檢測

ü綠色產(chǎn)品、綠色工廠認證

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