מדוע פולטרוזיה הוא התהליך המועדף עבור פרופילי פיברגלס ברמת דיוק- גבוהה?

Pultrusion הוא תהליך מתמשך לייצור פרופילים מרוכבים. זה כרוך בהספגה לא מעוותתסִיבֵי זְכוּכִיתחבלים וחומרי חיזוק רציפים אחרים, כגון שטיח משטח פוליאסטר, על גבי פיגום עם שרף. לאחר מכן מעבירים את השרף דרך תבנית השומרת על צורת חתך- ספציפית, נרפא בתוך התבנית ומחולץ באופן רציף ליצירת מוצרים מפולטים. זהו תהליך ייצור אוטומטי.

 

למוצרים המיוצרים בתהליך הפולטרוס יש חוזק מתיחה גבוה יותר מאשר פלדה רגילה. שכבת השטח העשירה-שרף מספקת גם עמידות מצוינת בפני קורוזיה, מה שהופך אותה לחלופה הטובה ביותר לפלדה בסביבות קורוזיביות. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחבורה, הנדסת חשמל, בידוד חשמלי, תעשייה כימית, כרייה, הנדסה ימית, בניית ספינות, סביבות קורוזיביות ויישומים ביתיים ואזרחיים שונים.

 

זרימת תהליך דפוס פולטרוזיה: תהליכי פולטרוזיה מגיעים בצורות רבות וניתן לסווג אותם בדרכים רבות. אלה כוללים תהליכים לסירוגין ומתמשכים, תהליכים אנכיים ואופקיים, תהליכים רטובים ויבשים, מתיחה רצופת ומהודקת, ב-ריפוי עובש וב-ג'לציה של עובש ללא-התפרצות-של עובש, ושיטות חימום כגון חימום חשמלי, חימום אינפרא אדום, חימום{5} גבוה של חימום{5}} אלו.

 

זרימת תהליך הפולטרוזיה האופיינית היא כדלקמן: סידור סיבי זכוכית - הספגה - פרפורמינג - יציקה ואשפרה בשיחול - מתיחה - חיתוך - מוצר מוגמר

 

רכיבי ציוד פולטרוזיה:

 

1. מערכת שינוע חומר חיזוק: כגון מסגרת משוטטת, מכשיר פיזור מחצלת, חורים משוטטים וכו'.

 

2. הספגת שרף: שיטת הספגת חריץ ישר היא הנפוצה ביותר. לאורך תהליך ההספגה, יש לסדר את הסיבים והמחצלות בצורה מסודרת מאוד.

 

3. פרפורמציה: חומר החיזוק הספוג עובר דרך מתקן הפורפורמציה, מועבר בזהירות וברציפות כדי להבטיח את מיקומם היחסי, מתקרב בהדרגה לצורה הסופית של המוצר, ומוציא שרף עודף לפני הכניסה לתבנית לצורך יציקה ואשפרה.

 

4. תבנית: התבנית מתוכננת בתנאי מערכת מוגדרים. בהתבסס על העקומה האקזותרמית של ריפוי השרף ותכונות החיכוך בין החומר לתבנית, התבנית מחולקת לשלושה אזורי חימום שונים, שהטמפרטורה שלהם נקבעת על פי תכונות מערכת השרף. התבנית היא החלק הקריטי ביותר בתהליך ה-pultrusion; אורך התבנית האופייני נע בין 0.6 ל-1.2 מטר.

 

5. התקן מתיחה: התקן המתיחה עצמו יכול להיות מושך עקב או שני התקני הידוק הדדיים כדי להבטיח תנועה רציפה.

 

6. מכשיר חיתוך: הפרופיל נחתך לאורך הנדרש על ידי מסור חיתוך סינכרוני הנעה אוטומטית.

 

תפקידה של תבנית הדפוס הוא להשיג דחיסה, יציקה וריפוי של הפרפורם. מימדי החתך-צריכים לקחת בחשבון את קצב התכווצות הדפוס של השרף. אורך התבנית קשור למהירות הריפוי, טמפרטורת התבנית, גודל המוצר, מהירות הפולטרוזה והמאפיינים של חומר החיזוק, והוא בדרך כלל 600-1200 מ"מ. גימור משטח גבוה בחלל התבנית נחוץ כדי להפחית את החיכוך, להאריך את חיי השירות ולהקל על פירוק התבנית. בדרך כלל נעשה שימוש בחימום חשמלי; חימום במיקרוגל משמש לחומרים מרוכבים-בעלי ביצועים גבוהים. נדרש התקן קירור בכניסת התבנית כדי למנוע אשפרה מוקדמת של הדבק. תהליך ההספגה שולט בעיקר על הצפיפות היחסית (צמיגות) של הדבק ועל זמן ההספגה. הדרישות וגורמי ההשפעה שלו זהים לאלו של prepreg.

 

תהליך הריפוי והיציקה שולט בעיקר על טמפרטורת היציקה, חלוקת טמפרטורת התבנית והזמן שבו החומר עובר דרך התבנית (מהירות הפולטרוזה). זהו תהליך המפתח ביציקת פולטרוס. במהלך ה-pultrusion, ה-prepreg עובר סדרה של שינויים פיזיקליים, כימיים ופיזיקוכימיים מורכבים בזמן שהוא עובר דרך התבנית, שנותרו ברובם לא ברורים. בגדול, ניתן לחלק את התבנית לשלושה אזורים בהתבסס על מצב ה-prepreg בזמן שהוא עובר דרכו. חומר החיזוק עובר דרך התבנית במהירות קבועה, בעוד השרף מתנהג אחרת. בכניסה לתבנית, השרף מתנהג בערך כמו נוזל ניוטוני; ההתנגדות הצמיגה בין השרף לדופן הפנימית של התבנית מאטה את מהירותה קדימה, וחוזרת בהדרגה לרמה דומה לזו של הסיב ככל שהמרחק ממשטח התבנית הפנימי גדל.

 

כשה-prepreg מתקדם, הוא עובר תגובת קישור צולבת-בחימום, הצמיגות שלו יורדת, ההתנגדות הצמיגית שלו עולה, והוא מתחיל לג'ל ונכנס לאזור הג'ל. הוא מתקשה בהדרגה, מתכווץ ומתנתק מהתבנית. השרף נע קדימה בצורה אחידה עם הסיבים באותה מהירות. באזור הריפוי, הוא ממשיך להתרפא תחת חום, ומבטיח את דרגת הריפוי המצוינת מושגת עם פירוק התבנית. טמפרטורת הריפוי גבוהה בדרך כלל מערך השיא של השיא האקזותרמי של השרף, והטמפרטורה, זמן הג'ל ומהירות המתיחה מותאמים.

 

טמפרטורת אזור החימום המוקדם צריכה להיות נמוכה יחסית, ויש לשלוט בחלוקת הטמפרטורה כך שהשיא האקזותרמי המתרפא יופיע מעט מאוחר יותר באמצע התבנית, כאשר נקודת הניתוק נשלטת באמצע התבנית. יש לשלוט בהפרש הטמפרטורה בין שלושת המקטעים בין 20 ל-30 מעלות, ושיפוע הטמפרטורה לא צריך להיות גדול מדי. יש לשקול גם את ההשפעה של תגובת ריפוי אקסותרמית. בדרך כלל, שלושה זוגות של מערכות חימום משמשים לשליטה בטמפרטורה של כל אחד משלושת האזורים.

 

כוח המתיחה הוא חיוני להבטחת פירוק חלק. גודל כוח המתיחה תלוי במתח הגזירה המשטחי בין המוצר לתבנית. מתח הגזירה יורד עם הגדלת מהירות המתיחה, ומציג שלוש פסגות בכניסה, באמצע וביציאה של התבנית. השיא בכניסה נגרם מההתנגדות הצמיגה של השרף באותה נקודה. גודלו תלוי בתכונות הנוזל הצמיג שרף, טמפרטורת הכניסה ותכולת חומר המילוי. בתוך התבנית, צמיגות השרף יורדת עם עליית הטמפרטורה, ומתח הגזירה יורד. ככל שתגובת הריפוי מתמשכת, הצמיגות ועומס הגזירה עולים. השיא השני מתאים לנקודת השחרור ויורד באופן משמעותי עם הגדלת מהירות המתיחה. השיא השלישי נמצא ביציאה, הנוצר מהחיכוך בין המוצר הנרפא לדופן הפנימית של התבנית, וערכו קטן יחסית. כוח המתיחה חשוב מאוד בבקרת תהליכים. כדי להשיג משטח מוצר חלק, מתח הגזירה בנקודת השחרור (השיא השני) חייב להיות קטן, ויש לשחרר את המוצר מהתבנית מוקדם ככל האפשר. שינויים בכוח המתיחה משקפים את מצב התגובה של המוצר בתבנית וקשורים לתכולת סיבים, צורת וגודל המוצר, חומר שחרור, טמפרטורה, מהירות מתיחה וכו'.