از جمله مزایای این روش که یکی از باصرفه ترین روشهای تولید
کامپوزیتهاست، این است که درصد الیاف در آن بالاست و چون الیاف بصورت طولی
آرایش مییابند، محصول دارای استحکام کششی و فشاری بسیار بالایی است.
همچنین سطح محصول نهایی کاملاً صاف است و نیازی به فرآیندهای تکمیلی نیست.
مراحل فرآیند:
- ورودی الیاف: الیاف تقویت کننده به شکلی هستند که بطور
پیوسته فرآیند امکان پذیر باشد. قفسة الیاف پیوسته، اولین قسمت خط فرآیند
میباشد. بعد از قفسة الیاف، قفسة نمد الیاف شیشه یه پارچةها سطح قرار
دارد. حرکت الیاف از ناحیة آغشته سازی میبایست کنترل شود تا از هرگونه
پیچش و گره و آسیب محفوظ بماند. اینکار میتواند توسط راهنماهای فلزی،
سرامیکی و یا تفلونی انجام شود.
- حمام آغشته سازی: آغشتهسازی الیاف تقویت کننده، از اصول
فرآیند پلتروژن میباشد. غوطهوری در حمام یک راه برای این کار است. در
این روش الیاف از رو و زیر میلههای آغشتهسازی عبور داده میشوند تا از
هم باز، و به رزین آغشته گردند. معمولاً در ساخت پروفیلهای پیچیده، بعد از
حمام و قبل از قالب، از صفحاتی برای شکل دادن به الیاف آغشته به رزین،
استفاده میکنند. پوشش این صفحات باید از جنسی مناسب باشد تا از وارد
ساختن هرگونه تنش به الیاف آغشتة ضعیف شده، جلوگیری به عمل آید. معمولاً
این قطعات از جنس تفلون، پلی اتیلن با جرم مولکولی بسیار بالا ، فولاد با
پوشش کرم و یا آلیاژهای مناسب فولادی میباشند.
- قالب: قالب پلتروژن، قلب این فرایند محسوب میشود. چرا که
دما، کنترل کنندة سرعت واکنش پخت، محل پخت رزین در قالب و شدت گرمای حاصل
از پخت رزین میباشد. قطعهای که کامل پخت نشده باشد، خواص فیزیکی و
مکانیکی ضعیفی از خود نشان میدهد. همچنین اگر گرمای اضافی در قالب وجود
داشته باشد، نقص و ترک حرارتی، موجب افت خواص الکتریکی، شیمیایی و مکانیکی
قطعه میشود.
- گیره و کشش: حداقل 3 متر فاصله بین خروجی قالب و محل کشش
میبایس تعبیه شود تا قطعه فرصت سرد شدن پیدا کند و در برابر فشار گیرة کشش
تغییر شکل ندهد. سه روش برای کشش مرسوم است؛ کشش رفت وبرگشتی متناوب، کشش
رفت و برگشتی پیوسته و کشش توسط سیستم تسمه نقالهای.
- برش: هر خط پیوستة پلتروژن احتیاج به یک سیستم برش دارد تا
طولهای مناسب از قطعه تحویل شود. هردو روش برش خشک و تر قابل استفاده
میباشند. ولی در هر حال تیغه برش میبایست الماسه باشد. در صورتیکه سرعت
خط بالا باشد، تیغه برش همراه پروفیل حرکت میکند.
مواد: با توجه به خواص مورد نظر، میتوان از
الیاف و رزینهای مختلفی استفاده نمود. الیاف تأمین کنندة خواصی چون
استحکام کششی و ضربه، سفتی و مانند آن میباشند ولی رزین تأمین کنندة خواص
فیزیکی مانند آتشگیری، مقاومت در برابر شرایط جوی، هدایت حرارتی و مقاومت
شیمیایی میباشند. برای بهبود خواص نیز از انواع افزودنیها استفاده
میشود.
الیاف: در انتخاب الیاف سه ویژگی مورد بررسی قرار میگیرد: نوع
الیاف (شیشه، آرامید و کربن)، شکل آنها ( Roving,Mat,Fabrics ) و آرایش
یافتگی آنها.
الیاف شیشه مرسوم ترین نوع الیاف مورد مصرف میباشند. الیاف شیشه نوع الکتریکی ( E-grade )، استحکام کششی حدود Mpa 3450 و مدول
کششی Gpa 70 و ازدیاد طول 3 تا % 4 دارند و با قطر و وزن مختلف در دسترس
میباشند. سطح الیاف نیز متناسب با رزین کاربردی پوشش داده شدهاند. برای
کاربردهای خاص میتوان از الیاف نوع S یا R استفاده نمود.
ماتریس پلیمری:
پلی استر غیر اشباع: هر دو نوع ایزو و ارتو فتالیک قابل استفاده میباشند. پلی استر مورد مصرف در فرآیند پلتروژن
باید امکان ژل شدن و پخت سریع را داشته باشد تا قطعه از قالب جدا شود و
بیرون کشیدن آن به سهولت انجام پذیرد. ویسکوزیته رزینهای معمول پلتروژن cP
500 میباشد. اگر ویسکوزیتة رزین بالا باشد، میتوان آنرا با مقادیری
استایرن مخلوط نمود تا ویسکوزیته مناسب بدست آید. البته باید توجه داشت
مقدار استایرن آنقدر زیاد نشود که بصورت واکنش نکرده یا پلی استایرن
درآید.
پراکسیدهای مورد استفاده در این فرآیند، باید در دمای بالاتر از محیط فعال شوند. به عنوان نمونه میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
به علت پیوندهای غیر اشباع، پلی استر پس از پخت 7درصد
جمعشدگی نشان میدهد. این نقص میتواند توسط فیلر و افزودنیهای Low
Profile جبران گردد.
خواص الکتریکی پلیاستر، قطعات آنرا مناسب برای
کاربردهای ولتاژبالا ساخته است. مقاومت در برابر شرایط محیطی پلیاستر،
متوسط تا خوب است. خواصبهتر توسط افزودنیها و پارچه و پوشش (حتی بعد از
فرآیند) قابل دستیابیاست.
وینیل استر: این رزین نسبت به پلیاستر دارای مقاومت خورندگی، خواص مکانیکیو حرارتی بهتری میباشد ولی حدود 75 درصد گرانتر میباشد.
رزین اپوکسی: اینرزین برای استفاده در دماهای بالاتر مناسبتر است ضمن آنکه خواص مکانیکی آنعالیست.
سایر رزینها: از رزینهای دیگری مانند فنولیک، پلیمتیل متااکریلات و حتیترموپلاستها استفاده نمود.
فیلر:
در فرآیند پلتروژن پرکردنقالب اهمیت فراوانی دارد. برای این منظور از
پرکنندهها استفاده میشود. بعد ازرزین و الیاف، سومین بخش رزین را تشکیل
میدهد. از معمولترین فیلرها، کربنات کلسیم،سیلیکات آلومینیم و هیدروکسید
آلومینیم را میتوان نام برد. با توجه به ویسکوزیتةفرمولاسیون، تا 50 درصد
وزنی فیلراستفاده میشود.
عامل جدا کننده( release agent ): به منظور
جداشدن قطعه از قالب، میبایست از یک عامل جداساز استفاده شود. اینعامل
نباید کاملاً ناسازگار با رزین باشد و همچنین سازگاری آن به حدی نباشد که
بهسطح قطعه مهاجرت نکند. همچنین باید قبل از پخت رزین مذاب شده باشد.
سایرافزودنیها:
در فرآیند پلتروژن میتوان از انواع رنگدانهها، افزودنیهای بهبودخواص
حرارتی و سایر مواد مرسوم در صنعت کامپوزیت استفادهنمود.
خواص: جهت مقایسه خواص پروفیلهای پلتروژن با سایرمواد جداول ذیل ارائه میگردد:
مقایسه خواص فیزیکی-شیمیایی پروفیلهای پلتروژنی باسایرمواد
مزایای پلتروژن: پلتروژن یکیاز اقتصادیترین روشهای تولید پروفیلهای کامپوزیتی مورد مصرف در صنایع ساختماناست.
از
این فرآیند در ساخت قطعات سبک مقاوم در برابر خورندگی، سیستمهای
عایقالکتریکی، سازههای ساحلی و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده میشود.
نوع مطلب :
ساخت و تولید،
مکانیک خودرو،
شناخت مواد،
تحقیق ها،
برچسب ها :
composite،
مراحل تولید کامپوزیت ها،
تحقیق در مورد کامپوزیت ها،
تولید کامپوزیت ها،
مواد تشکیل دهنده کامپوزیت ها،
خواص کامپوزیت ها،
لینک های مرتبط :