Jakie produkty nadają się do procesu pultruzji?

Jakie produkty nadają się do procesu pultruzji?

Omówienie zalet i wad materiałów kompozytowych metodą pultruzji oraz ich zastosowań

Asia Composite Materials (Thailand)co.,Ltd

Pionierzy przemysłu włókien szklanych w TAJLANDII

E-mail:yoli@wbo-acm.comWhatsApp:+66966518165 

Pultruzjamateriały kompozytoweto wysokowydajne kompozyty z polimerów wzmocnionych włóknem (FRP), wytwarzane w procesie ciągłym znanym jako pultruzja.

W tym procesie włókna ciągłe (takie jak szkło lub węgiel) są przeciągane przez kąpiel z żywicy termoutwardzalnej (takiej jak żywica epoksydowa, poliester lub ester winylowy), a następnie za pomocą form nadaje się materiał do pożądanego kształtu. Następnie żywica utwardza ​​się, tworząc solidny, lekki i trwały produkt kompozytowy.

PultruzjaŻywice 

Żywica matrycowa jest kluczowym składnikiem materiałów kompozytowych metodą pultruzji. Typowe żywice Pultrusion obejmują żywice epoksydowe, poliuretanowe, fenolowe, estry winylowe i ostatnio szeroko badane systemy żywic termoplastycznych. Ze względu na właściwości materiałów kompozytowych metodą pultruzji, żywica matrycowa musi mieć niską lepkość i dużą szybkość reakcji w wysokich temperaturach. Przy wyborze żywicy matrycowej należy wziąć pod uwagę takie czynniki, jak szybkość reakcji pultruzji i lepkość żywicy. Wysoka lepkość może mieć wpływ na efekt smarowania podczas wytwarzania produktu.

Żywica epoksydowa 

Materiały kompozytowe pultruzyjne przygotowane z żywic epoksydowych pultruzyjnych charakteryzują się dużą wytrzymałością i mogą być stosowane w warunkach wysokiej temperatury, przy szybkim utwardzaniu

prędkość. Jednakże wyzwania, takie jak kruchość materiału, krótki okres stosowania, słaba przepuszczalność i wysoka temperatura utwardzania, ograniczają rozwój przemysłu energii wiatrowej w Chinach, szczególnie w przypadku łopat turbin wiatrowych i materiałów korzeniowych.

Poliuretan 

Żywica poliuretanowa ma niższą lepkość, co pozwala na większą zawartość włókna szklanego w porównaniu z żywicami poliestrowymi lub winyloestrowymi. W rezultacie powstają materiały kompozytowe z poliuretanu metodą pultruzji, mające moduł sprężystości przy zginaniu zbliżony do aluminium. Poliuretan wykazuje doskonałe właściwości przetwórcze w porównaniu do innych żywic.

Żywica fenolowa 

W ostatnich latach uwagę zwracają materiały kompozytowe metodą pultruzji wykorzystujące żywicę fenolową ze względu na ich niską toksyczność, niską emisję dymu, ognioodporność i znalazły zastosowanie w takich obszarach jak transport kolejowy, morskie platformy wiertnicze, warsztaty odporne na korozję chemiczną i rurociągi . Jednakże tradycyjne reakcje utwardzania żywicy fenolowej są powolne, co skutkuje długimi cyklami formowania i tworzeniem się pęcherzyków podczas szybkiej, ciągłej produkcji, co wpływa na wydajność produktu. Aby przezwyciężyć te wyzwania, często stosuje się systemy katalizy kwasowej.

Żywica winyloestrowa 

Żywica alkoholowo-estrowa winylu charakteryzuje się doskonałymi właściwościami mechanicznymi, odpornością na ciepło, odpornością na korozję i szybkim utwardzaniem. Około roku 2000 była to jedna z preferowanych żywic do wyrobów metodą pultruzji.

Żywica termoplastyczna 

Kompozyty termoplastyczne przezwyciężają wady środowiskowe kompozytów termoutwardzalnych, oferując dużą elastyczność, odporność na uderzenia, dobrą tolerancję na uszkodzenia i właściwości tłumiące. Są odporne na korozję chemiczną i środowiskową, charakteryzują się szybkim procesem utwardzania bez reakcji chemicznych i można je szybko przetwarzać. Typowe żywice termoplastyczne obejmują polipropylen, nylon, polisiarczek, polieteroeteroketon, polietylen i poliamid.

W porównaniu z tradycyjnymi materiałami, takimi jak metal, ceramika i niewzmocnione tworzywa sztuczne, kompozyty pultruzyjne wzmocnione włóknem szklanym mają kilka zalet. Posiadają unikalne możliwości projektowania niestandardowego, aby spełnić określone wymagania produktu.

ZaletyPultruzjaMateriały kompozytowe:

1. Wydajność produkcji: Formowanie pultruzyjne jest procesem ciągłym, mającym takie zalety, jak duża wielkość produkcji, niższe koszty i krótsze czasy dostaw w porównaniu z alternatywnymi metodami produkcji kompozytów.

2. Wysoki stosunek wytrzymałości do masy: Materiały kompozytowe typu pultrusion są mocne i sztywne, a jednocześnie lekkie. Pultruzje z włókna węglowego są znacznie lżejsze od metali i innych materiałów, dzięki czemu nadają się do zastosowań wrażliwych na wagę w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i transporcie.

3. Odporność na korozję: Kompozyty FRP wykazują dużą odporność na korozję, dzięki czemu nadają się do zastosowań w takich gałęziach przemysłu, jak przetwórstwo chemiczne, przemysł morski, ropa naftowa i gaz ziemny.

4. Izolacja elektryczna: Pultruzje z włókna szklanego mogą być zaprojektowane tak, aby były nieprzewodzące, co czyni je idealnym wyborem do zastosowań elektrycznych wymagających wydajności dielektrycznej.
Stabilność wymiarowa: Materiały kompozytowe metodą pultruzji nie odkształcają się ani nie pękają z biegiem czasu, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach z precyzyjnymi tolerancjami.

5. Projekt na zamówienie: Elementy Pultrusion mogą być produkowane w różnych kształtach i rozmiarach, w tym pręty, rury, belki i bardziej złożone profile. Można je w dużym stopniu dostosować do indywidualnych potrzeb, co pozwala na zmiany konstrukcyjne w zakresie typu włókna, objętości włókna, rodzaju żywicy, welonu powierzchniowego i obróbki, aby spełnić określone wymagania dotyczące wydajności i zastosowania.

Wady użytkowaniapultruzjaMateriały kompozytowe:

1.Ograniczone kształty geometryczne: Materiały kompozytowe metodą pultruzji są ograniczone do komponentów o stałych lub prawie stałych przekrojach poprzecznych ze względu na ciągły proces produkcyjny, w którym materiał wzmocniony włóknem jest przeciągany przez formy.

2. Wysokie koszty produkcji: Formy stosowane w formowaniu metodą pultruzji mogą być drogie. Muszą być wykonane z materiałów wysokiej jakości, które są w stanie wytrzymać ciepło i ciśnienie procesu pultruzji, a także muszą być produkowane z zachowaniem ścisłych tolerancji obróbki.

3. Niska wytrzymałość poprzeczna: Wytrzymałość poprzeczna materiałów kompozytowych metodą pultruzji jest niższa niż wytrzymałość wzdłużna, co czyni je słabszymi w kierunku prostopadłym do włókien. Można temu zaradzić, włączając wieloosiowe tkaniny lub włókna podczas procesu pultruzji.

4. Trudna naprawa: Jeśli materiały kompozytowe Pultrusion ulegną uszkodzeniu, ich naprawa może być trudna. Wymiana może dotyczyć całych podzespołów, co może być zarówno kosztowne, jak i czasochłonne.

ZastosowaniaPultruzjaMateriały kompozytowepultruzjaMateriały kompozytowe znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, m.in.:

1. Lotnictwo i kosmonautyka: Komponenty samolotów i statków kosmicznych, takie jak powierzchnie sterowe, podwozie i podpory konstrukcyjne.

2. Motoryzacja: Elementy samochodowe, w tym wały napędowe, zderzaki i elementy zawieszenia.

3. Infrastruktura: Wzmocnienie i elementy infrastruktury, takie jak podkłady, pomosty, naprawa i zbrojenie betonu, słupy energetyczne, izolatory elektryczne i poprzeczki.

4. Przetwarzanie chemiczne: Sprzęt do przetwarzania chemicznego, taki jak rury i kratki podłogowe.

Medycyna: Wzmocnienie aparatów ortodontycznych i trzonków sond endoskopowych.

5.Marine: Zastosowania morskie, w tym maszty, listwy, pale dokowe, kołki kotwiące i doki.

6. Ropa i gaz: Zastosowania naftowe i gazowe, w tym głowice odwiertów, rurociągi, żerdzie pomp i platformy.

7. Energia wiatrowa: Komponenty łopat turbin wiatrowych, takie jak wzmocnienia łopat, nakładki na dźwigary i usztywnienia korzeni.

8.Sprzęt sportowy: Elementy wymagające stałych przekrojów poprzecznych, takie jak narty, kijki narciarskie, sprzęt golfowy, wiosła, elementy łucznicze i maszty do namiotów.

W porównaniu do tradycyjnych metali i tworzyw sztucznych, materiały kompozytowe Pultrusion oferują wiele zalet. Jeśli jesteś inżynierem materiałowym i szukasz wysokowydajnych materiałów kompozytowych do swojego zastosowania, materiały kompozytowe Pultrusion są realnym wyborem.