Пултрузия – это непрерывный процесс производства армированных волокном пластиков постоянного поперечного сечения. Этот термин представляет собой слово -портфель , сочетающее в себе слова «вытягивание» и « выдавливание ». В отличие от экструзии, при которой материал выталкивается, пултрузия вытягивает материал.
Очень ранний патент на тип пултрузии был подан Дж. Х. Уотсоном в 1944 году. За ним последовала заявка М. Дж. Мика в 1950 году. Первые коммерческие пултрузии были предоставлены компанией Glastic Company из Кливленда, штат Огайо, по патенту, поданному в 1952 году Роджером Б. Уайтом. Патент, выданный У.Б. Голдсуорси в 1959 году, помог начать продвижение и распространение знаний в отрасли. У. Брандт Голдсуорси широко известен как изобретатель пултрузии. [1]
Параллельно работе Голдсуорси, который сосредоточил свою работу на ненасыщенных полиэфирных смолах, Эрнст Кюне в Германии в 1954 году разработал очень похожий процесс на основе эпоксидной смолы.
Изобретения, разработки и выдача патентов в области пултрузии продолжаются и сегодня. Более поздняя инновация в этой области была разработана и запатентована компанией Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG в Германии в 2008 году и описана ниже.
В стандартном процессе пултрузии армирующие материалы, такие как волокна , тканые или плетеные пряди, пропитываются смолой , возможно, с последующей отдельной системой предварительного формования, и протягиваются через нагретую стационарную головку , где смола подвергается полимеризации . Пропитка осуществляется либо путем протягивания арматуры через ванну, либо путем впрыскивания смолы в камеру впрыска, которая обычно соединена с матрицей. В пултрузии можно использовать многие типы смол, включая полиэфирные , полиуретановые , винилэфирные и эпоксидные . Смола обеспечивает устойчивость к окружающей среде (т. е. коррозионную стойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению, ударопрочность и т. д.), а стекло обеспечивает прочность в дополнение к пожаробезопасности.
Также можно добавить поверхностную вуаль для защиты от эрозии или «распухания волокон», а также для обеспечения коррозионной стойкости и устойчивости к ультрафиолету. [2]
Технология не ограничивается термореактивными полимерами . Совсем недавно пултрузия успешно использовалась с термопластическими матрицами, такими как полибутилентерефталат (ПБТ), полиэтилентерефталат (ПЭТ), либо путем пропитки стекловолокна порошком, либо путем окружения его листовым материалом термопластической матрицы, который затем нагревается.
Экологическая чистота выпускаемой продукции в отличие от композитов на основе термореактивных смол, а также практически неограниченные возможности вторичной переработки (переработки) после истощения ресурсов являются весомыми аргументами в пользу армированных термопластов. По этим причинам промышленное производство и использование данных материалов в высокоиндустриальных странах в последние десятилетия возрастают на 8–10% в год. Новые разработки (см. «Модернизация процесса»), позволяющие производить не только прямые, но и изогнутые профили, фактически повышают спрос на эту технологию, особенно в автомобильном секторе.
Пултрузионная технология изготовления волокнистых композитов с полимерной матрицей является энергоэффективной и ресурсосберегающей.
Экономические и экологические факторы благоприятствуют использованию термопластической матрицы, но из-за высокой вязкости расплавов трудно добиться высокой производительности и высокого качества пропитки волокнистых наполнителей этим типом матрицы.
Продукция, изготовленная по этой технологии, широко применяется в следующих отраслях:
Поскольку материалы протягиваются через матрицу в стандартном процессе пултрузии, этот процесс подходит только для производства прямых профилей.
В недавно разработанной модификации процесса, разработанной и запатентованной компанией Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG, матрица больше не неподвижна, а движется вперед и назад вдоль изготавливаемого профиля. Этот модифицированный процесс, известный как «Радиус-Пултрузия», позволяет также изготавливать двух- и трехмерные изогнутые профили. Он также полезен для ряда задач линейного процесса, особенно если требуется довольно сложное текстильное армирование с низкой степенью деформации.
Конструкция пултрузионных машин различается. Два часто используемых типа: возвратно-поступательные (ручной) и непрерывные (кошачья дорожка).
Для процесса радиусной пултрузии компоновка машин имеет две движущиеся ступени, аналогичные ручному тянущему устройству, но поскольку процесс является прерывистым, только с одним съемником, а форма устанавливается на ступень другого. Движение ступеней линейное или круговое зависит от типа изготавливаемых профилей. Минимальный радиус линейной машины с вращающимися ступенями составляет прибл. 2 м. Для меньших радиусов необходимо круговое перемещение формы и захвата.