Varför är pultrudering den föredragna processen för hög-precisionsfiberprofiler?
Pultrusion är en kontinuerlig process för framställning av kompositprofiler. Det går ut på att impregnera ovridetglasfiberrovings och andra kontinuerliga förstärkningsmaterial, såsom polyester ytmatta, på en ställning med harts. Hartset förs sedan genom en form som bibehåller en specifik tvärsnittsform, härdas i formen och extruderas kontinuerligt för att bilda pultruderade produkter. Detta är en automatiserad produktionsprocess.
Produkter som produceras med pultruderingsprocessen har högre draghållfasthet än vanligt stål. Det harts-rika ytskiktet ger också utmärkt korrosionsbeständighet, vilket gör det till det bästa alternativet till stål i korrosiva miljöer. Det används ofta inom transport, elektroteknik, elektrisk isolering, kemisk industri, gruvdrift, marinteknik, skeppsbyggnad, korrosiva miljöer och olika inhemska och civila applikationer.
Pultrusionsformningsprocessflöde: Pultrusionsprocesser finns i många former och kan klassificeras på många sätt. Dessa inkluderar intermittenta och kontinuerliga processer, vertikala och horisontella processer, våta och torra processer, spårad och klämd dragkraft, i-formhärdning och i-formgelning utan-av-mögelhärdning, och uppvärmningsmetoder som elektrisk uppvärmning, infraröd uppvärmning, högfrekvent uppvärmning av{5}} dessa metoder, eller mikrovågsuppvärmning.
Det typiska pultrusionsprocessflödet är som följer: Glasfiberroving-arrangemang – Impregnering – Förformning – Extruderingsgjutning och härdning – Dragkraft – Skärning – Färdig produkt
Pultrusionsutrustningskomponenter:
1. System för transport av förstärkande material: såsom roving ram, mattspridningsanordning, roving hål, etc.
2. Hartsimpregnering: Impregneringsmetoden med raka spår används oftast. Under hela impregneringsprocessen bör fibrerna och mattorna ordnas mycket snyggt.
3. Förformning: Det impregnerade förstärkningsmaterialet passerar genom förformningsanordningen, transporteras försiktigt och kontinuerligt för att säkerställa deras relativa positioner, närmar sig gradvis den slutliga formen på produkten och extruderar överflödigt harts innan det går in i formen för formning och härdning.
4. Form: Formen är designad under definierade systemförhållanden. Baserat på den hartshärdande exotermiska kurvan och friktionsegenskaperna mellan materialet och formen delas formen in i tre olika uppvärmningszoner, vars temperatur bestäms av hartssystemets egenskaper. Formen är den mest kritiska delen av pultruderingsprocessen; den typiska formlängden sträcker sig från 0,6 till 1,2 meter.
5. Draganordning: Själva drivanordningen kan vara en bandavdragare eller två fram- och återgående spännanordningar för att säkerställa kontinuerlig rörelse.
6. Skäranordning: Profilen kapas till önskad längd av en automatiskt rörlig synkron kapsåg.
Formformens funktion är att åstadkomma komprimering, gjutning och härdning av förformen. Formens tvärsnittsdimensioner bör ta hänsyn till formningskrympningshastigheten för hartset. Formlängden är relaterad till härdningshastighet, formtemperatur, produktstorlek, pultruderingshastighet och armeringsmaterialets egenskaper och är i allmänhet 600–1200 mm. En hög ytfinish i formhåligheten är nödvändig för att minska friktionen, förlänga livslängden och underlätta urtagningen av formen. Elvärme används vanligtvis; mikrovågsuppvärmning används för-kompositmaterial med hög prestanda. En kylanordning krävs vid munstycksinloppet för att förhindra för tidig härdning av limmet. Impregneringsprocessen styr huvudsakligen den relativa densiteten (viskositeten) för limmet och impregneringstiden. Dess krav och påverkande faktorer är desamma som för prepreg.
Härdnings- och formningsprocessen styr huvudsakligen formningstemperaturen, formtemperaturfördelningen och den tid materialet passerar genom formen (pultruderingshastighet). Detta är nyckelprocessen vid pultrusionsformning. Under pultrusion genomgår prepreg en serie komplexa fysikaliska, kemiska och fysikaliskkemiska förändringar när den passerar genom formen, vilka förblir i stort sett oklara. I stort sett kan formen delas in i tre zoner baserat på prepreg-tillståndet när det passerar igenom. Det förstärkande materialet passerar genom formen med konstant hastighet, medan hartset beter sig annorlunda. Vid ingången till formen beter sig hartset ungefär som en newtonsk vätska; det viskösa motståndet mellan hartset och formens innervägg saktar ned dess framåtgående hastighet och återgår gradvis till en nivå som är jämförbar med fiberns när avståndet från den inre formytan ökar.
När prepreg rör sig framåt genomgår den en tvärbindningsreaktion vid upphettning, dess viskositet minskar, dess viskösa motstånd ökar och den börjar gela och kommer in i gelzonen. Det hårdnar gradvis, krymper och lossnar från formen. Hartset rör sig jämnt framåt med fibern med samma hastighet. I härdningszonen fortsätter den att härda under värme, vilket säkerställer att den specificerade härdningsgraden uppnås vid urtagning av formen. Härdningstemperaturen är typiskt högre än toppvärdet för den exoterma toppen av hartset, och temperaturen, gelningstiden och draghastigheten matchas.
Förvärmningszonens temperatur bör vara relativt låg och temperaturfördelningen bör kontrolleras så att den härdande exotermiska toppen uppträder något senare i mitten av formen, med lösgöringspunkten kontrollerad i mitten av formen. Temperaturskillnaden mellan de tre sektionerna bör kontrolleras mellan 20 och 30 grader, och temperaturgradienten bör inte vara för stor. Effekten av exoterm härdningsreaktion bör också beaktas. Vanligtvis används tre par värmesystem för att kontrollera temperaturen i var och en av de tre zonerna.
Dragkraften är avgörande för att säkerställa smidig urtagning. Storleken på dragkraften beror på gränsytskjuvspänningen mellan produkten och formen. Skjuvspänningen minskar med ökande draghastighet och uppvisar tre toppar vid formens inlopp, mitt och utlopp. Toppen vid inloppet orsakas av det viskösa motståndet hos hartset vid den punkten. Dess storlek beror på egenskaperna hos den viskösa hartsvätskan, inloppstemperaturen och fyllmedelsinnehållet. Inuti formen minskar hartsviskositeten med ökande temperatur och skjuvspänningen minskar. När härdningsreaktionen fortskrider ökar viskositeten och skjuvspänningen. Den andra toppen motsvarar släpppunkten och minskar avsevärt med ökande draghastighet. Den tredje toppen är vid utloppet, genererad av friktionen mellan den härdade produkten och formens innervägg, och dess värde är relativt litet. Dragkraften är mycket viktig vid processkontroll. För att uppnå en jämn produktyta måste skjuvspänningen vid släpppunkten (den andra toppen) vara liten, och produkten måste frigöras från formen så tidigt som möjligt. Förändringar i dragkraft speglar produktens reaktionstillstånd i formen och är relaterade till fiberinnehåll, produktform och storlek, släppmedel, temperatur, draghastighet, etc.
