Pultrüzyon - Pultrusion
Pultrüzyon , sabit kesitli elyaf takviyeli plastiklerin üretimi için sürekli bir işlemdir . Terim, "çekme" ve " ekstrüzyon " kelimelerini birleştiren portmanto bir kelimedir . Malzemeyi iten ekstrüzyonun aksine, pultrüzyon malzemeyi çeker.
Tarih
Çok erken bir pultrüzyon tipi patent 1944'te JH Watson tarafından dosyalandı. Bunu MJ Meek'in 1950'de dosyalaması izledi. İlk ticari pultrüzyonlar, 1952'de Rodger B. White tarafından dosyalanan patent altında Cleveland, Ohio'daki Glastic Company tarafından sağlandı. 1959'da WB Goldsworthy'ye verilen patent, endüstride tanıtım ve bilginin yayılmasının başlatılmasına yardımcı oldu. W. Brandt Goldsworthy , pultruzyonun mucidi olarak kabul edilmektedir.
Çalışmalarını doymamış polyester reçineleri üzerine yoğunlaştıran Goldsworthy'nin çalışmasına paralel olarak Almanya'da Ernst Kühne 1954 yılında epoksi reçineye dayalı oldukça benzer bir süreç geliştirdi.
Pultrüzyon alanında icat, geliştirme ve patent verilmesi günümüze kadar devam etmektedir. Bu alanda daha sonraki bir yenilik, Almanya'da 2008 yılında Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG tarafından geliştirilmiş ve patenti alınmıştır ve aşağıda açıklanmıştır.
İşlem
Standart pultrüzyon işleminde, elyaflar veya dokuma veya örgülü şeritler gibi takviye malzemeleri reçine ile emprenye edilir , ardından muhtemelen ayrı bir ön şekillendirme sistemi gelir ve reçinenin polimerizasyona uğradığı ısıtılmış sabit bir kalıptan çekilir . Emdirme, takviyeyi bir banyodan çekerek veya reçineyi tipik olarak kalıba bağlı olan bir enjeksiyon odasına enjekte ederek yapılır. Polyester , poliüretan , vinilester ve epoksi dahil olmak üzere birçok reçine türü pultrüzyonda kullanılabilir . Reçine, çevreye dayanıklılık (yani, korozyon direnci, UV direnci, darbe direnci vb.) sağlar ve cam, yangından korunmanın yanı sıra mukavemet sağlar.
Erozyona veya "lif patlamasına" karşı koruma sağlamak ve korozyon direnci ve ultraviyole direnci sağlamak için bir yüzey örtüsü de eklenebilir.
Teknoloji, termoset polimerlerle sınırlı değildir . Daha yakın zamanlarda, pultrüzyon, polibütilen tereftalat (PBT), polietilen tereftalat (PET) gibi termoplastik matrislerle , ya cam elyafın toz emdirilmesiyle ya da daha sonra ısıtılan termoplastik matrisin tabaka malzemesi ile çevrelenerek başarıyla kullanılmıştır .
Üretilen ürünlerin ekolojik temizliği, termoset reçine bazlı kompozitlerin aksine, kaynakların tükenmesinden sonra pratik olarak sınırsız geri dönüşüm (işleme) olanaklarının yanı sıra , güçlendirilmiş termoplastikler lehine güçlü argümanlar gibi görünmektedir. Bu nedenlerle, son derece sanayileşmiş ülkelerde belirli malzemelerin endüstriyel çıktısı ve kullanımı son on yılda yılda %8-10 artmıştır. Sadece düz değil, aynı zamanda kavisli profillerin de üretilmesini sağlayan yeni gelişmeler (proses modifikasyonlarına bakınız), aslında özellikle otomotiv sektöründe bu teknolojiye olan talebi artırmaktadır.
Polimer matrisli fiber kompozitlerin üretiminin pultrüzyon teknolojisi, enerji açısından verimli ve kaynak tasarrufu sağlıyor gibi görünmektedir.
Ekonomik ve çevresel faktörler, bir termoplastik matrisin kullanımını desteklemektedir, ancak eriyiklerin yüksek viskozitesi nedeniyle, bu tip matris ile yüksek üretkenlik ve yüksek kaliteli elyaf dolgu emprenyesi elde etmek zordur.
Bu teknoloji altında üretilen ürünler aşağıdaki sektörlerde yaygın olarak kullanılmaktadır:
- Tarım ve kimya endüstrilerinde, hayvancılık tesislerinin, kimya tesislerinin, vb. inşaatında kullanılan, gelişmiş mukavemet özelliklerine sahip, agresif ortamlara karşı kimyasal olarak dirençli latalı zeminlerin üretimi için;
- cam elyaf takviye, profiller, karkaslar, PVC pencereler için takviye çubukları vb. üretimi için inşaat sektöründe;
- uçak yapı bileşenlerinin üretimi için havacılık endüstrisinde;
- spor ve turizm endüstrilerinde gelişmiş mukavemet özellikleri sergileyen ekipmanların imalatı için: kayaklar, kayak direkleri, golf sahası bayrak direkleri, çadır ve kulübe inşaatları, vb.;
- dielektrik yapıların imalatı için elektrik enerjisi mühendisliğinde, kompozit yalıtkanlarda kullanılan ve sinyal bloklarının elemanları için destekleyici yapılar olarak kullanılan cam elyaf çubuklar ve transformatör ve elektrik motorlarının imalatında kullanılan cam elyaf profiller;
- ticari üretimde, uzun lifli kalıplama malzemesi (LLM) taneciklerinin, daha sonra geliştirilmiş mukavemet ve kimyasal özelliklere sahip yapı ve ürünlerin imalatı için bir hammadde olarak kullanılması;
- otomotiv endüstrisinde, geliştirilmiş sertlik, sağlamlık ve hafifliğe sahip araçların yapısal ve karmaşık parçalarının üretimi için;
- ve diğer birçok endüstride ve tesiste, yüksek kimyasal, dielektrik ve mukavemet kararlılığı standartlarını karşılayan mekanizmalar, yapılar ve malzemeler kullanarak.
Proses değişiklikleri
Standart pultrüzyon prosesinde malzemeler bir kalıptan çekildiğinden, proses sadece düz profillerin imalatına uygundur.
Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG tarafından geliştirilen ve patenti alınan prosesin yakın zamanda geliştirilmiş bir modifikasyonunda, kalıp artık sabit değil, üretilecek profil boyunca ileri geri hareket ediyor. "Yarıçap-Pultrüzyon" olarak bilinen bu modifiye proses, iki ve üç boyutlu kavisli profillerin üretilmesine de olanak tanır. Aynı zamanda, özellikle düşük distorsiyon oranına sahip oldukça karmaşık tekstil takviyelerine ihtiyaç duyulduğunda, lineer proseste bir dizi görev için de faydalıdır.
Teçhizat
Pultrüzyon makinelerinin tasarımı değişir. Sıklıkla kullanılan iki tip karşılıklı (elden ele) ve süreklidir (kedi yolu).
Yarıçaplı pultrüzyon işlemi için makinelerin yerleşimi, elden ele çekme ünitesine benzer şekilde iki hareketli aşamaya sahiptir, ancak işlem yalnızca bir çektirme ile kesintili olduğu ve kalıp diğerinin aşamasına monte edildiği için. Aşamaların lineer veya dairesel hareket etmesi, üretilecek profillerin tipine bağlıdır. Döner kademeli lineer bir makine için minimum yarıçap yakl. 2 metre Daha küçük yarıçaplar için kalıbın dairesel hareketi ve tutucu aşaması gereklidir.