Miért a pultrúzió az előnyben részesített eljárás a nagy{0}}precíziós üvegszálas profiloknál?

A pultrúzió egy folyamatos eljárás a kompozit profilok előállítására. Ez magában foglalja a csavarás nélküli impregnálástüveggyapotelőfonatokat és egyéb folyamatos erősítő anyagokat, például poliészter felületi szőnyeget, gyantával ellátott állványra. A gyantát ezután egy meghatározott keresztmetszeti alakot megőrző formán vezetik át, az öntőformán belül kikeményítik, és folyamatosan extrudálják, így pultrudált termékeket állítanak elő. Ez egy automatizált gyártási folyamat.

 

A pultrúziós eljárással előállított termékek szakítószilárdsága nagyobb, mint a hagyományos acél. A gyantában{1}}dús felületi réteg kiváló korrózióállóságot is biztosít, így ez a legjobb alternatívája az acélnak korrozív környezetben. Széles körben használják a közlekedésben, az elektrotechnikában, az elektromos szigetelésben, a vegyiparban, a bányászatban, a tengerészetben, a hajógyártásban, a korrozív környezetekben, valamint különféle háztartási és polgári alkalmazásokban.

 

Pultruziós formázási folyamat: A pultrúziós folyamatok számos formában léteznek, és sokféleképpen osztályozhatók. Ide tartoznak a szakaszos és folyamatos folyamatok, a függőleges és vízszintes folyamatok, a nedves és száraz eljárások, a lánctalpas és szorított vonóerő, a-formában történő kikeményedés és a penészben történő zselésítés{-ön-penészen kívüli kikeményítéssel, valamint a fűtési módszerek, például az elektromos fűtés, az infravörös fűtés, a nagyfrekvenciás fűtés, a fűtés vagy ezek kombinációja mikrohullámú sütőben.

 

A tipikus pultrúziós folyamat a következő: Üvegszál roving elrendezés – Impregnálás – Előformázás – Extrudálásos formázás és kikeményítés – Vontatás – Vágás – Késztermék

 

Pultrúziós berendezés alkatrészei:

 

1. Erősítő anyagszállító rendszer: mint például a roving keret, szőnyeg szóró berendezés, roving lyukak stb.

 

2. Gyanta impregnálás: A leggyakrabban az egyenes hornyos impregnálási módszert alkalmazzák. Az impregnálási folyamat során a szálakat és a szőnyegeket nagyon szépen kell elhelyezni.

 

3. Előformázás: Az impregnált erősítőanyag áthalad az előformázó eszközön, óvatosan és folyamatosan szállítják, hogy biztosítsák egymáshoz viszonyított helyzetüket, fokozatosan megközelítve a termék végső formáját, és extrudálják a felesleges gyantát, mielőtt az öntőformába kerülne formázás és kikeményedés céljából.

 

4. Forma: Az öntőformát meghatározott rendszerfeltételek mellett tervezték. A gyanta kikeményedési exoterm görbéje, valamint az anyag és a forma közötti súrlódási tulajdonságok alapján a forma három különböző fűtési zónára van felosztva, amelyek hőmérsékletét a gyantarendszer tulajdonságai határozzák meg. Az öntőforma a pultrúziós folyamat legkritikusabb része; a tipikus formahossz 0,6-1,2 méter.

 

5. Vonóeszköz: Maga a vonóeszköz lehet lánctalpas lehúzó vagy két, oda-vissza mozgatható szorítószerkezet a folyamatos mozgás biztosítására.

 

6. Vágóeszköz: A profilt egy automatikusan mozgó szinkronvágó fűrész vágja a kívánt hosszra.

 

A formázószerszám feladata az előforma tömörítése, formázása és kikeményítése. A szerszám keresztmetszeti méreteinél figyelembe kell venni a gyanta formázási zsugorodási sebességét. A szerszám hossza a kötési sebességtől, a szerszám hőmérsékletétől, a termék méretétől, a pultrúziós sebességtől és az erősítőanyag tulajdonságaitól függ, és általában 600–1200 mm. A szerszámüreg magas felületi minősége szükséges a súrlódás csökkentése, az élettartam meghosszabbítása és a szétszerelés megkönnyítése érdekében. Általában elektromos fűtést alkalmaznak; A mikrohullámú melegítést a nagy teljesítményű kompozit anyagokhoz használják-. A szerszám bemeneténél hűtőberendezésre van szükség, hogy megakadályozzuk a ragasztó idő előtti kikeményedését. Az impregnálási folyamat elsősorban a ragasztó relatív sűrűségét (viszkozitását) és az impregnálási időt szabályozza. Követelményei és befolyásoló tényezői ugyanazok, mint a prepreg esetében.

 

A kikeményítési és formázási folyamat főként az öntési hőmérsékletet, a szerszám hőmérséklet-eloszlását és azt az időt szabályozza, ameddig az anyag áthalad a szerszámon (pultrúziós sebesség). Ez a kulcsfolyamat a pultrúziós fröccsöntésben. A pultrúzió során a prepreg egy sor összetett fizikai, kémiai és fizikai-kémiai változáson megy keresztül, ahogy áthalad a penészen, amelyek nagyrészt tisztázatlanok maradnak. Általánosságban elmondható, hogy a penész három zónára osztható a prepreg áthaladási állapota alapján. Az erősítőanyag állandó sebességgel halad át a formán, míg a gyanta eltérően viselkedik. A forma bejáratánál a gyanta megközelítőleg newtoni folyadékként viselkedik; a gyanta és a forma belső fala közötti viszkózus ellenállás lelassítja előrehaladási sebességét, és fokozatosan visszatér a szálhoz hasonló szintre, ahogy a belső formafelülettől való távolság nő.

 

Ahogy a prepreg előrehalad, hevítés hatására keresztkötési reakción megy keresztül, viszkozitása csökken, viszkózus ellenállása növekszik, és a gélzónába kerülve elkezd gélesedni. Fokozatosan megkeményedik, zsugorodik és leválik a formáról. A gyanta a rosttal egyenletesen, azonos sebességgel halad előre. A kikeményedési zónában hő hatására folytatja a kikeményedést, biztosítva, hogy a formából való kibontáskor elérje a meghatározott fokú kikeményedést. A keményedési hőmérséklet jellemzően magasabb, mint a gyanta exoterm csúcsának csúcsértéke, és a hőmérséklet, a gélesedési idő és a vontatási sebesség megegyezik.

 

Az előmelegítő zóna hőmérsékletének viszonylag alacsonynak kell lennie, és a hőmérséklet-eloszlást úgy kell szabályozni, hogy a kötési exoterm csúcs valamivel később jelenjen meg a forma közepén, a leválási pont pedig a forma közepén legyen szabályozva. A három szakasz közötti hőmérséklet-különbséget 20 és 30 fok között kell szabályozni, és a hőmérsékleti gradiens nem lehet túl nagy. Figyelembe kell venni az exoterm térhálósodási reakció hatását is. Általában három pár fűtési rendszert használnak a három zóna hőmérsékletének szabályozására.

 

A vonóerő kulcsfontosságú a zökkenőmentes lebontáshoz. A vonóerő nagysága a termék és a forma közötti határfelületi nyírófeszültségtől függ. A nyírófeszültség a vontatási sebesség növekedésével csökken, három csúcsot mutatva a forma bemeneti, középső és kimeneti nyílásánál. A csúcsot a bemenetnél a gyanta viszkózus ellenállása okozza ezen a ponton. Nagysága a gyanta viszkózus folyadék tulajdonságaitól, a belépési hőmérséklettől és a töltőanyag-tartalomtól függ. A forma belsejében a gyanta viszkozitása a hőmérséklet emelkedésével csökken, és a nyírófeszültség csökken. A keményedési reakció előrehaladtával a viszkozitás és a nyírófeszültség növekszik. A második csúcs a kioldási pontnak felel meg, és jelentősen csökken a vontatási sebesség növekedésével. A harmadik csúcs a kimenetnél van, amelyet a kikeményedett termék és a forma belső fala közötti súrlódás hoz létre, és ennek értéke viszonylag kicsi. A vonóerő nagyon fontos a folyamatirányításban. A sima termékfelület eléréséhez a kioldási ponton (a második csúcson) a nyírófeszültségnek kicsinek kell lennie, és a terméket a lehető leghamarabb ki kell szabadítani a formából. A vonóerő változása tükrözi a termék reakcióállapotát a formában, és összefügg a száltartalommal, a termék alakjával és méretével, a leválasztó anyaggal, a hőmérséklettel, a vontatási sebességgel stb.