Γιατί το pultrusion είναι η προτιμώμενη διαδικασία για προφίλ από υαλοβάμβακα υψηλής ακρίβειας;
Το Pultrusion είναι μια συνεχής διαδικασία για την παραγωγή σύνθετων προφίλ. Περιλαμβάνει τον εμποτισμό χωρίς στρίψιμουαλοβάμβακαπεριστροφές και άλλα υλικά συνεχούς ενίσχυσης, όπως χαλάκι επιφάνειας από πολυεστέρα, σε ικρίωμα με ρητίνη. Στη συνέχεια, η ρητίνη διέρχεται μέσα από ένα καλούπι διατηρώντας ένα συγκεκριμένο σχήμα διατομής, ωριμάζει εντός του καλουπιού και εξωθείται συνεχώς για να σχηματίσει εξωθημένα προϊόντα. Αυτή είναι μια αυτοματοποιημένη διαδικασία παραγωγής.
Τα προϊόντα που παράγονται με τη διαδικασία της διολίσθησης έχουν υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό από τον συνηθισμένο χάλυβα. Το πλούσιο σε ρητίνη-επιφανειακό στρώμα παρέχει επίσης εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, καθιστώντας το την καλύτερη εναλλακτική του χάλυβα σε διαβρωτικά περιβάλλοντα. Χρησιμοποιείται ευρέως στις μεταφορές, την ηλεκτρική μηχανική, την ηλεκτρική μόνωση, τη χημική βιομηχανία, την εξόρυξη, τη θαλάσσια μηχανική, τη ναυπηγική, διαβρωτικά περιβάλλοντα και διάφορες οικιακές και πολιτικές εφαρμογές.
Ροή διεργασίας καλουπώματος με εξώθηση: Οι διεργασίες εξώθησης παρουσιάζονται σε πολλές μορφές και μπορούν να ταξινομηθούν με πολλούς τρόπους. Αυτές περιλαμβάνουν διακοπτόμενες και συνεχείς διεργασίες, κάθετες και οριζόντιες διεργασίες, υγρές και ξηρές διεργασίες, έλξη με παρακολούθηση και σύσφιξη,-πολυμερισμό σε καλούπι και{2}}πηκτοποίηση σε καλούπι χωρίς-{4}}πολυμερισμό μούχλας και μεθόδους θέρμανσης όπως ηλεκτρική θέρμανση, υπέρυθρη θέρμανση, υψηλή ταχύτητα θέρμανσης, συνδυασμός αυτών των μεθόδων θέρμανσης ή μικροκυμάτων.
Η τυπική ροή διεργασίας εξώθησης είναι η εξής: Διάταξη περιστροφής ινών γυαλιού – Εμποτισμός – Προδιαμόρφωση – Χύτευση και σκλήρυνση με εξώθηση – Έλξη – Κοπή – Τελικό προϊόν
Εξαρτήματα εξοπλισμού Pultrusion:
1. Σύστημα μεταφοράς υλικού ενίσχυσης: όπως πλαίσιο περιπλάνησης, συσκευή εξάπλωσης χαλιών, οπές περιπλάνησης κ.λπ.
2. Εμποτισμός ρητίνης: Η μέθοδος εμποτισμού με ευθύγραμμο αυλάκι χρησιμοποιείται συχνότερα. Καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας εμποτισμού, οι ίνες και τα χαλάκια θα πρέπει να είναι πολύ τακτοποιημένα.
3. Προδιαμόρφωση: Το εμποτισμένο ενισχυτικό υλικό διέρχεται από τη συσκευή προδιαμόρφωσης, μεταφέρεται προσεκτικά και συνεχώς για να εξασφαλίσει τις σχετικές θέσεις τους, πλησιάζοντας σταδιακά το τελικό σχήμα του προϊόντος και εξώθηση της περίσσειας ρητίνης πριν εισέλθει στο καλούπι για χύτευση και σκλήρυνση.
4. Καλούπι: Το καλούπι έχει σχεδιαστεί κάτω από καθορισμένες συνθήκες συστήματος. Με βάση την εξώθερμη καμπύλη σκλήρυνσης ρητίνης και τις ιδιότητες τριβής μεταξύ του υλικού και του καλουπιού, το καλούπι χωρίζεται σε τρεις διαφορετικές ζώνες θέρμανσης, η θερμοκρασία των οποίων καθορίζεται από τις ιδιότητες του συστήματος ρητίνης. Το καλούπι είναι το πιο κρίσιμο μέρος της διαδικασίας εξώθησης. το τυπικό μήκος καλουπιού κυμαίνεται από 0,6 έως 1,2 μέτρα.
5. Συσκευή έλξης: Η ίδια η συσκευή έλξης μπορεί να είναι ένας ελκυστήρας ή δύο παλινδρομικές συσκευές σύσφιξης για να διασφαλίζεται η συνεχής κίνηση.
6. Συσκευή κοπής: Το προφίλ κόβεται στο απαιτούμενο μήκος από ένα αυτόματα κινούμενο σύγχρονο πριόνι κοπής.
Η λειτουργία της μήτρας χύτευσης είναι να επιτυγχάνει συμπίεση, χύτευση και σκλήρυνση του προδιαμορφώματος. Οι διαστάσεις διατομής της μήτρας-θα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τον ρυθμό συρρίκνωσης του καλουπιού της ρητίνης. Το μήκος της μήτρας σχετίζεται με την ταχύτητα σκλήρυνσης, τη θερμοκρασία της μήτρας, το μέγεθος του προϊόντος, την ταχύτητα εξώθησης και τις ιδιότητες του ενισχυτικού υλικού και είναι γενικά 600–1200 mm. Ένα υψηλό φινίρισμα επιφάνειας στην κοιλότητα της μήτρας είναι απαραίτητο για τη μείωση της τριβής, την παράταση της διάρκειας ζωής και τη διευκόλυνση του ξεκαλουπώματος. Συνήθως χρησιμοποιείται ηλεκτρική θέρμανση. Η θέρμανση με μικροκύματα χρησιμοποιείται για-σύνθετα υλικά υψηλής απόδοσης. Απαιτείται μια συσκευή ψύξης στην είσοδο της μήτρας για να αποφευχθεί η πρόωρη σκλήρυνση της κόλλας. Η διαδικασία εμποτισμού ελέγχει κυρίως τη σχετική πυκνότητα (ιξώδες) της κόλλας και τον χρόνο εμποτισμού. Οι απαιτήσεις και οι παράγοντες που επηρεάζουν είναι οι ίδιοι όπως και για το prepreg.
Η διαδικασία σκλήρυνσης και χύτευσης ελέγχει κυρίως τη θερμοκρασία χύτευσης, την κατανομή της θερμοκρασίας της μήτρας και το χρόνο που το υλικό περνά μέσα από τη μήτρα (ταχύτητα εξώθησης). Αυτή είναι η βασική διαδικασία στη χύτευση με εξώθηση. Κατά τη διάρκεια της εξώθησης, το prepreg υφίσταται μια σειρά από πολύπλοκες φυσικές, χημικές και φυσικοχημικές αλλαγές καθώς περνά μέσα από το καλούπι, οι οποίες παραμένουν σε μεγάλο βαθμό ασαφείς. Σε γενικές γραμμές, το καλούπι μπορεί να χωριστεί σε τρεις ζώνες με βάση την κατάσταση του prepreg καθώς διέρχεται. Το ενισχυτικό υλικό περνά μέσα από το καλούπι με σταθερή ταχύτητα, ενώ η ρητίνη συμπεριφέρεται διαφορετικά. Στην είσοδο του καλουπιού, η ρητίνη συμπεριφέρεται περίπου σαν νευτώνειο ρευστό. η ιξώδης αντίσταση μεταξύ της ρητίνης και του εσωτερικού τοιχώματος του καλουπιού επιβραδύνει την ταχύτητά του προς τα εμπρός, επιστρέφοντας σταδιακά σε επίπεδο συγκρίσιμο με αυτό της ίνας καθώς αυξάνεται η απόσταση από την εσωτερική επιφάνεια του καλουπιού.
Καθώς το prepreg κινείται προς τα εμπρός, υφίσταται μια αντίδραση διασταυρούμενης-σύνδεσης κατά τη θέρμανση, το ιξώδες του μειώνεται, η αντίστασή του στο ιξώδες αυξάνεται και αρχίζει να πήζει, εισχωρώντας στη ζώνη γέλης. Σταδιακά σκληραίνει, συρρικνώνεται και αποσπάται από το καλούπι. Η ρητίνη κινείται προς τα εμπρός ομοιόμορφα με την ίνα με την ίδια ταχύτητα. Στη ζώνη σκλήρυνσης, συνεχίζει να σκληραίνει υπό θερμότητα, διασφαλίζοντας ότι επιτυγχάνεται ο καθορισμένος βαθμός σκλήρυνσης κατά το ξεκαλούπωμα. Η θερμοκρασία σκλήρυνσης είναι τυπικά υψηλότερη από την τιμή κορυφής της εξώθερμης κορυφής της ρητίνης και η θερμοκρασία, ο χρόνος γέλης και η ταχύτητα έλξης ταιριάζουν.
Η θερμοκρασία της ζώνης προθέρμανσης πρέπει να είναι σχετικά χαμηλή και η κατανομή της θερμοκρασίας θα πρέπει να ελέγχεται έτσι ώστε η εξώθερμη κορυφή ωρίμανσης να εμφανίζεται λίγο αργότερα στο μέσο του καλουπιού, με το σημείο αποκόλλησης να ελέγχεται στο μέσο του καλουπιού. Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των τριών τμημάτων πρέπει να ελέγχεται μεταξύ 20 και 30 μοιρών και η διαβάθμιση θερμοκρασίας δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλη. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η επίδραση της αντίδρασης εξώθερμης σκλήρυνσης. Συνήθως, χρησιμοποιούνται τρία ζεύγη συστημάτων θέρμανσης για τον έλεγχο της θερμοκρασίας καθεμιάς από τις τρεις ζώνες.
Η δύναμη έλξης είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση ομαλού ξεκαλουπώματος. Το μέγεθος της ελκτικής δύναμης εξαρτάται από τη διεπιφανειακή διατμητική τάση μεταξύ του προϊόντος και του καλουπιού. Η διατμητική τάση μειώνεται με την αύξηση της ταχύτητας έλξης, εμφανίζοντας τρεις κορυφές στην είσοδο, στη μέση και στην έξοδο του καλουπιού. Η κορυφή στην είσοδο προκαλείται από την ιξώδη αντίσταση της ρητίνης σε αυτό το σημείο. Το μέγεθός του εξαρτάται από τις ιδιότητες του ιξώδους ρευστού ρητίνης, τη θερμοκρασία εισόδου και την περιεκτικότητα του πληρωτικού. Μέσα στο καλούπι, το ιξώδες της ρητίνης μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και η τάση διάτμησης μειώνεται. Καθώς η αντίδραση σκλήρυνσης προχωρά, το ιξώδες και η διατμητική τάση αυξάνονται. Η δεύτερη κορυφή αντιστοιχεί στο σημείο απελευθέρωσης και μειώνεται σημαντικά με την αύξηση της ταχύτητας έλξης. Η τρίτη κορυφή βρίσκεται στην έξοδο, που δημιουργείται από την τριβή μεταξύ του σκληρυνθέντος προϊόντος και του εσωτερικού τοιχώματος του καλουπιού, και η αξία του είναι σχετικά μικρή. Η δύναμη έλξης είναι πολύ σημαντική στον έλεγχο της διαδικασίας. Για να επιτευχθεί λεία επιφάνεια προϊόντος, η διατμητική τάση στο σημείο απελευθέρωσης (η δεύτερη κορυφή) πρέπει να είναι μικρή και το προϊόν πρέπει να απελευθερωθεί από το καλούπι όσο το δυνατόν νωρίτερα. Οι αλλαγές στη δύναμη έλξης αντικατοπτρίζουν την κατάσταση αντίδρασης του προϊόντος στο καλούπι και σχετίζονται με την περιεκτικότητα σε ίνες, το σχήμα και το μέγεθος του προϊόντος, τον παράγοντα απελευθέρωσης, τη θερμοκρασία, την ταχύτητα έλξης κ.λπ.
