Zašto je pultruzija preferirani postupak za visoko{0}}precizne profile od stakloplastike?
Pultruzija je kontinuirani proces za proizvodnju kompozitnih profila. Uključuje impregnaciju neuvijenogstakloplastikerovinga i drugih kontinuiranih materijala za ojačavanje, kao što je poliesterska površinska prostirka, na skelu sa smolom. Smola se zatim prolazi kroz kalup zadržavajući određeni oblik poprečnog-presjeka, stvrdnjava se unutar kalupa i kontinuirano istiskuje kako bi se formirali pultrudirani proizvodi. Ovo je automatizirani proizvodni proces.
Proizvodi proizvedeni postupkom pultruzije imaju veću vlačnu čvrstoću od običnog čelika. Površinski sloj -bogat smolom također pruža izvrsnu otpornost na koroziju, što ga čini najboljom alternativom čeliku u korozivnim okruženjima. Široko se koristi u transportu, elektrotehnici, električnoj izolaciji, kemijskoj industriji, rudarstvu, brodogradnji, brodogradnji, korozivnim okruženjima i raznim kućanskim i civilnim primjenama.
Tijek procesa pultruzije: Procesi pultruzije dolaze u mnogo oblika i mogu se klasificirati na mnogo načina. To uključuje isprekidane i kontinuirane procese, vertikalne i horizontalne procese, mokre i suhe procese, gusjenicu i stegnutu vuču, stvrdnjavanje u-kalijepu i-geliranje u-kalijepu sa stvrdnjavanjem izvan--kalijepa i metode grijanja kao što su električno grijanje, infracrveno grijanje, visoko-frekventno grijanje, mikrovalno grijanje ili kombinacija ovih metoda.
Tipični tok procesa pultruzije je sljedeći: Roving raspored staklenih vlakana – Impregnacija – Predoblikovanje – Ekstruzijsko oblikovanje i stvrdnjavanje – Povlačenje – Rezanje – Gotov proizvod
Komponente opreme za pultruziju:
1. Sustav transporta materijala za ojačavanje: kao što je okvir za roving, uređaj za prostiranje prostirača, rupe za roving itd.
2. Impregnacija smolom: Najčešće se koristi metoda impregnacije ravnih utora. Tijekom cijelog procesa impregnacije, vlakna i prostirke trebaju biti vrlo uredno raspoređeni.
3. Predoblikovanje: impregnirani materijal za ojačanje prolazi kroz uređaj za predoblikovanje, pažljivo i kontinuirano se prenosi kako bi se osigurali njihovi relativni položaji, postupno se približavajući konačnom obliku proizvoda i istiskujući višak smole prije ulaska u kalup za oblikovanje i stvrdnjavanje.
4. Kalup: Kalup je dizajniran pod definiranim uvjetima sustava. Na temelju egzotermne krivulje otvrdnjavanja smole i svojstava trenja između materijala i kalupa, kalup je podijeljen u tri različite zone grijanja, čija je temperatura određena svojstvima sustava smole. Kalup je najkritičniji dio procesa pultruzije; tipična duljina kalupa kreće se od 0,6 do 1,2 metra.
5. Uređaj za vuču: Sam uređaj za vuču može biti izvlakač na gusjenicama ili dva klipna uređaja za stezanje kako bi se osiguralo kontinuirano kretanje.
6. Uređaj za rezanje: Profil se reže na potrebnu duljinu pomoću automatski pokretne sinkrone pile za rezanje.
Funkcija matrice za kalupljenje je postići zbijanje, oblikovanje i stvrdnjavanje predforme. Dimenzije poprečnog-presjeka matrice trebale bi uzeti u obzir stopu skupljanja smole. Duljina matrice povezana je s brzinom stvrdnjavanja, temperaturom matrice, veličinom proizvoda, brzinom pultruzije i svojstvima materijala za ojačanje, a općenito iznosi 600–1200 mm. Visoka završna obrada površine u šupljini matrice neophodna je kako bi se smanjilo trenje, produžio vijek trajanja i olakšalo vađenje iz kalupa. Obično se koristi električno grijanje; mikrovalno grijanje koristi se za-kompozitne materijale visokih performansi. Potreban je uređaj za hlađenje na ulazu matrice kako bi se spriječilo prerano stvrdnjavanje ljepila. Procesom impregnacije uglavnom se kontrolira relativna gustoća (viskoznost) ljepila i vrijeme impregnacije. Njegovi zahtjevi i čimbenici utjecaja isti su kao i za prepreg.
Proces stvrdnjavanja i kalupljenja uglavnom kontrolira temperaturu kalupljenja, raspodjelu temperature kalupa i vrijeme prolaska materijala kroz kalup (brzina pultruzije). Ovo je ključni proces u pultruzijskom kalupljenju. Tijekom pultruzije, prepreg prolazi kroz niz složenih fizičkih, kemijskih i fizikalno-kemijskih promjena dok prolazi kroz kalup, a koje ostaju uglavnom nejasne. Općenito govoreći, kalup se može podijeliti u tri zone na temelju stanja preprega dok prolazi kroz njega. Materijal za ojačanje prolazi kroz kalup konstantnom brzinom, dok se smola ponaša drugačije. Na ulazu u kalup, smola se ponaša približno kao Newtonov fluid; viskozni otpor između smole i unutarnje stijenke kalupa usporava njegovu brzinu prema naprijed, postupno se vraćajući na razinu usporedivu s onom vlakna kako se udaljenost od unutarnje površine kalupa povećava.
Kako se prepreg kreće naprijed, prolazi kroz-reakciju unakrsnog povezivanja nakon zagrijavanja, njegova se viskoznost smanjuje, njegov viskozni otpor raste i počinje se želirati, ulazeći u zonu gela. Postupno se stvrdnjava, skuplja i odvaja od kalupa. Smola se pomiče prema naprijed ravnomjerno s vlaknom istom brzinom. U zoni stvrdnjavanja nastavlja se stvrdnjavati pod toplinom, osiguravajući postizanje navedenog stupnja stvrdnjavanja nakon vađenja iz kalupa. Temperatura stvrdnjavanja obično je viša od vršne vrijednosti egzotermnog vrha smole, a temperatura, vrijeme geliranja i brzina vuče su usklađeni.
Temperatura zone predgrijanja treba biti relativno niska, a raspodjelu temperature treba kontrolirati tako da se egzotermni vrhunac stvrdnjavanja pojavi malo kasnije u sredini kalupa, s točkom odvajanja kontroliranom u sredini kalupa. Temperaturnu razliku između tri sekcije treba kontrolirati između 20 i 30 stupnjeva, a temperaturni gradijent ne smije biti prevelik. Također treba uzeti u obzir učinak egzotermne reakcije stvrdnjavanja. Obično se koriste tri para sustava grijanja za kontrolu temperature svake od tri zone.
Vučna sila ključna je za glatko vađenje iz kalupa. Veličina vučne sile ovisi o graničnom naprezanju na smicanje između proizvoda i kalupa. Smično naprezanje opada s povećanjem brzine vuče, pokazujući tri vrhunca na ulazu, sredini i izlazu kalupa. Vrh na ulazu uzrokovan je viskoznim otporom smole na tom mjestu. Njegova veličina ovisi o svojstvima viskozne tekućine smole, ulaznoj temperaturi i sadržaju punila. Unutar kalupa, viskoznost smole opada s povećanjem temperature, a smično naprezanje opada. Kako reakcija stvrdnjavanja napreduje, viskoznost i smično naprezanje se povećavaju. Drugi vrhunac odgovara točki otpuštanja i značajno se smanjuje s povećanjem brzine vuče. Treći vrh je na izlazu, generiran trenjem između stvrdnutog proizvoda i unutarnje stijenke kalupa, a njegova vrijednost je relativno mala. Vučna sila je vrlo važna u kontroli procesa. Da bi se postigla glatka površina proizvoda, smično naprezanje na točki oslobađanja (drugi vrh) mora biti malo, a proizvod se mora osloboditi iz kalupa što je prije moguće. Promjene u vučnoj sili odražavaju stanje reakcije proizvoda u kalupu i odnose se na sadržaj vlakana, oblik i veličinu proizvoda, sredstvo za odvajanje, temperaturu, brzinu vučne sile itd.
