Proč je pultruze preferovaným procesem pro vysoce přesné{0}}laminátové profily?

Pultruze je kontinuální proces výroby kompozitních profilů. Jedná se o impregnaci nekroucenélaminátrovingy a další souvislé výztužné materiály, jako je polyesterová povrchová rohož, na lešení s pryskyřicí. Pryskyřice pak prochází formou, která si zachovává specifický tvar průřezu, vytvrzuje se ve formě a kontinuálně se vytlačuje za vzniku pultrudovaných produktů. Jedná se o automatizovaný výrobní proces.

 

Výrobky vyrobené pultruzí mají vyšší pevnost v tahu než běžná ocel. Povrchová vrstva bohatá na pryskyřici- také poskytuje vynikající odolnost proti korozi, takže je nejlepší alternativou k oceli v korozivním prostředí. Je široce používán v dopravě, elektrotechnice, elektrické izolaci, chemickém průmyslu, hornictví, námořním strojírenství, stavbě lodí, korozivním prostředí a různých domácích a civilních aplikacích.

 

Průtok procesu pultruze: Procesy pultruze mají mnoho podob a lze je klasifikovat mnoha způsoby. Patří mezi ně přerušované a nepřetržité procesy, vertikální a horizontální procesy, mokré a suché procesy, sledovaná a upnutá trakce, -vytvrzování ve formě a-želatinace ve formě s-z-vytvrzování mimo formu a metody ohřevu, jako je elektrický ohřev, infračervený ohřev, vysoko{5}}frekvenční ohřev, mikrovlnný ohřev nebo kombinace těchto metod.

 

Typický tok procesu pultruze je následující: Uspořádání pramenů skleněných vláken – Impregnace – Předtvarování – Extruzní formování a vytvrzování – Trakce – Řezání – Hotový výrobek

 

Součásti pulzního zařízení:

 

1. Systém dopravy vyztužujícího materiálu: jako je rovingový rám, zařízení na rozprostření rohože, otvory pro roving atd.

 

2. Impregnace pryskyřicí: Nejčastěji se používá metoda impregnace rovné drážky. Během procesu impregnace by vlákna a rohože měly být uspořádány velmi úhledně.

 

3. Předtvarování: Impregnovaný výztužný materiál prochází předtvarovacím zařízením, je pečlivě a nepřetržitě dopravován, aby se zajistila jejich vzájemná poloha, postupně se přibližuje ke konečnému tvaru výrobku a vytlačuje přebytečnou pryskyřici před vstupem do formy pro formování a vytvrzování.

 

4. Forma: Forma je navržena za definovaných systémových podmínek. Na základě exotermické křivky vytvrzování pryskyřice a třecích vlastností mezi materiálem a formou je forma rozdělena do tří různých topných zón, jejichž teplota je dána vlastnostmi systému pryskyřice. Forma je nejkritičtější částí procesu pultruze; typická délka formy se pohybuje od 0,6 do 1,2 metru.

 

5. Tažné zařízení: Samotné tažné zařízení může být pásový stahovák nebo dvě vratně se pohybující upínací zařízení pro zajištění plynulého pohybu.

 

6. Řezací zařízení: Profil je řezán na požadovanou délku automaticky se pohybující synchronní řezací pilou.

 

Funkcí lisovacího nástroje je dosáhnout zhutnění, lisování a vytvrzení předlisku. Rozměry průřezu- matrice by měly brát v úvahu míru smrštění pryskyřice při lisování. Délka matrice souvisí s rychlostí vytvrzování, teplotou formy, velikostí produktu, rychlostí pultruze a vlastnostmi výztužného materiálu a je obecně 600–1200 mm. Vysoká povrchová úprava v dutině formy je nezbytná pro snížení tření, prodloužení životnosti a usnadnění demontáže. Obvykle se používá elektrické vytápění; mikrovlnný ohřev se používá pro vysoce-kompozitní materiály. Aby se zabránilo předčasnému vytvrzení lepidla, je vyžadováno chladicí zařízení na vstupu matrice. Proces impregnace řídí především relativní hustotu (viskozitu) lepidla a dobu impregnace. Jeho požadavky a ovlivňující faktory jsou stejné jako u prepregu.

 

Proces vytvrzování a tvarování řídí především teplotu tvarování, rozložení teploty formy a dobu, po kterou materiál prochází matricí (rychlost pultruze). Toto je klíčový proces v pultruzním lisování. Během pultruze předimpregnovaný laminát prochází řadou složitých fyzikálních, chemických a fyzikálně chemických změn, když prochází formou, které zůstávají do značné míry nejasné. Obecně řečeno, forma může být rozdělena do tří zón na základě stavu prepregu při průchodu. Výztužný materiál prochází formou konstantní rychlostí, zatímco pryskyřice se chová jinak. Na vstupu do formy se pryskyřice chová přibližně jako newtonská tekutina; viskózní odpor mezi pryskyřicí a vnitřní stěnou formy zpomaluje její dopřednou rychlost a postupně se vrací na úroveň srovnatelnou s vláknem, jak se vzdálenost od vnitřního povrchu formy zvětšuje.

 

Jak se předimpregnovaný laminát posouvá dopředu, podstoupí při zahřívání zesíťující{0}}reakci, jeho viskozita se sníží, jeho viskózní odpor se zvýší, začne gelovatět a vstoupí do gelové zóny. Postupně tvrdne, smršťuje se a odděluje od formy. Pryskyřice se pohybuje vpřed rovnoměrně s vláknem stejnou rychlostí. Ve vytvrzovací zóně pokračuje ve vytvrzování za tepla, čímž je zajištěno dosažení stanoveného stupně vytvrzení při vyjmutí z formy. Teplota vytvrzování je typicky vyšší než maximální hodnota exotermického píku pryskyřice a teplota, doba gelovatění a rychlost trakce jsou přizpůsobeny.

 

Teplota předehřívací zóny by měla být relativně nízká a rozložení teploty by mělo být řízeno tak, aby se exotermický vrchol vytvrzování objevil o něco později uprostřed formy, s bodem oddělení řízeným uprostřed formy. Teplotní rozdíl mezi třemi sekcemi by měl být řízen mezi 20 a 30 stupni a teplotní gradient by neměl být příliš velký. Měl by být také zvážen účinek exotermické vytvrzovací reakce. Obvykle se pro regulaci teploty každé ze tří zón používají tři páry topných systémů.

 

Tažná síla je zásadní pro zajištění hladkého odformování. Velikost tažné síly závisí na mezifázovém smykovém napětí mezi výrobkem a formou. Smykové napětí klesá se zvyšující se trakční rychlostí a vykazuje tři vrcholy na vstupu, středu a výstupu formy. Vrchol na vstupu je způsoben viskózním odporem pryskyřice v tomto bodě. Jeho velikost závisí na vlastnostech viskózní kapaliny pryskyřice, vstupní teplotě a obsahu plniva. Uvnitř formy s rostoucí teplotou klesá viskozita pryskyřice a snižuje se smykové napětí. S postupem vytvrzovací reakce se zvyšuje viskozita a smykové napětí. Druhý vrchol odpovídá bodu uvolnění a s rostoucí trakční rychlostí výrazně klesá. Třetí vrchol je na výstupu, generovaný třením mezi vytvrzeným produktem a vnitřní stěnou formy, a jeho hodnota je relativně malá. Tažná síla je při řízení procesu velmi důležitá. Pro dosažení hladkého povrchu výrobku musí být smykové napětí v bodě uvolnění (druhý vrchol) malé a výrobek musí být uvolněn z formy co nejdříve. Změny tažné síly odrážejí reakční stav produktu ve formě a souvisí s obsahem vláken, tvarem a velikostí produktu, separačním činidlem, teplotou, tažnou rychlostí atd.