Vilka produkter är lämpliga för pultruderingsprocessen?

Vilka produkter är lämpliga för pultruderingsprocessen?

Diskussion av för- och nackdelar med pultruderingskompositmaterial och deras tillämpningar

Asia Composite Materials (Thailand) Co., Ltd.

Pionjärerna inom glasfiberindustrin i Thailand

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

Pultruderingkompositmaterialär högpresterande fiberförstärkta polymerkompositer (FRP) tillverkade med en kontinuerlig process som kallas pultrudering.

I denna process dras kontinuerliga fibrer (såsom glas eller kol) genom ett bad av värmehärdande harts (såsom epoxiharts, polyester eller vinylester), och sedan används formar för att forma materialet efter önskemål. Hartset härdar sedan och bildar en solid, lätt och hållbar kompositprodukt.

PultruderingHartser 

Matrishartset är en avgörande komponent i pultruderingskompositmaterial. Vanliga pultruderingshartser inkluderar epoxi, polyuretan, fenol, vinylester och de nyligen studerade termoplastiska hartssystemen. På grund av egenskaperna hos pultruderingskompositmaterial måste matrishartset ha låg viskositet och snabba reaktionshastigheter vid höga temperaturer. Vid val av matrisharts måste faktorer som pultruderingsreaktionshastighet och hartsviskositet beaktas. Hög viskositet kan påverka smörjeffekten under produkttillverkningen.

Epoxiharts 

Pultruderingskompositmaterial framställda med epoxipultruderingshartser uppvisar hög hållfasthet och kan användas under höga temperaturförhållanden, med snabb härdning.

hastighet. Utmaningar som materialsprödhet, kort appliceringstid, dålig permeabilitet och hög härdningstemperatur begränsar dock utvecklingen av vindkraftsindustrin i Kina, särskilt inom material för vindturbinblad och rot.

Polyuretan 

Polyuretanharts har lägre viskositet, vilket möjliggör en högre glasfiberhalt jämfört med polyester- eller vinylesterhartser. Detta resulterar i pultruderade polyuretankompositmaterial med en böjningselasticitetsmodul nära aluminiums. Polyuretan uppvisar utmärkta bearbetningsprestanda jämfört med andra hartser.

Fenolharts 

Under senare år har pultruderingskompositmaterial med fenolharts fått uppmärksamhet på grund av sin låga toxicitet, låga rökutsläpp, flamhärdighet och har funnit tillämpningar inom områden som järnvägstransporter, offshore-oljeborrplattformar, kemiskt korrosionsbeständiga verkstäder och rörledningar. Traditionella fenolhartshärdningsreaktioner är dock långsamma, vilket resulterar i långa gjutningscykler och bildandet av bubblor under snabb kontinuerlig produktion, vilket påverkar produktens prestanda. Syrakatalyssystem används ofta för att övervinna dessa utmaningar.

Vinylesterharts 

Vinylesteralkoholharts har utmärkta mekaniska egenskaper, värmebeständighet, korrosionsbeständighet och snabb härdning. Runt år 2000 var det ett av de föredragna hartserna för pultruderingsprodukter.

Termoplastisk harts 

Termoplastiska kompositer övervinner miljönackdelarna med härdbara kompositer och erbjuder stark flexibilitet, slagtålighet, god skadetålighet och dämpningsegenskaper. De motstår kemisk och miljömässig korrosion, har en snabb härdningsprocess utan kemiska reaktioner och kan bearbetas snabbt. Vanliga termoplastiska hartser inkluderar polypropen, nylon, polysulfid, polyetereterketon, polyeten och polyamid.

Jämfört med traditionella material som metall, keramik och oförstärkt plast har glasfiberförstärkta pultruderingskompositer flera fördelar. De har unika möjligheter till anpassad design för att möta specifika produktkrav.

Fördelar medPultruderingKompositmaterial:

1. Tillverkningseffektivitet: Pultruderingsgjutning är en kontinuerlig process med fördelar som hög produktionsvolym, lägre kostnader och snabbare leveranstider jämfört med alternativa tillverkningsmetoder för kompositer.

2. Högt hållfasthets-viktförhållande: Pultruderingskompositmaterial är starka och styva men ändå lätta. Kolfiberpultruderingar är betydligt lättare än metaller och andra material, vilket gör dem lämpliga för viktkänsliga tillämpningar inom flyg-, fordons- och transportindustrin.

3. Korrosionsbeständighet: FRP-kompositer uppvisar stark korrosionsbeständighet, vilket gör dem lämpliga för tillämpningar inom industrier som kemisk bearbetning, marin, petroleum och naturgas.

4. Elektrisk isolering: Glasfiberpultruderingar kan utformas för att vara icke-ledande, vilket gör dem till ett idealiskt val för elektriska tillämpningar som kräver dielektrisk prestanda.
Dimensionsstabilitet: Pultruderingskompositmaterial deformeras eller spricker inte med tiden, vilket är avgörande för applikationer med exakta toleranser.

5. Anpassad design: Pultruderingskomponenter kan tillverkas i olika former och storlekar, inklusive stänger, rör, balkar och mer komplexa profiler. De är mycket anpassningsbara, vilket möjliggör designvariationer i fibertyp, fibervolym, hartstyp, ytbehandling och behandling för att möta specifika prestanda- och tillämpningskrav.

Nackdelar med att användapultraljudKompositmaterial:

1. Begränsade geometriska former: Pultruderingskompositmaterial är begränsade till komponenter med konstanta eller nästan konstanta tvärsnitt på grund av den kontinuerliga tillverkningsprocessen där fiberförstärkt material dras genom formar.

2. Höga tillverkningskostnader: Formarna som används vid pultruderingsgjutning kan vara dyra. De måste vara tillverkade av högkvalitativa material som kan motstå värmen och trycket i pultruderingsprocessen och måste tillverkas med strikta bearbetningstoleranser.

3. Låg tvärgående hållfasthet: Tvärgående hållfasthet hos pultruderingskompositmaterial är lägre än den longitudinella hållfastheten, vilket gör dem svagare i riktningen vinkelrät mot fibrerna. Detta kan åtgärdas genom att införliva multiaxiella tyger eller fibrer under pultruderingsprocessen.

4. Svår reparation: Om pultrusionskompositmaterial är skadade kan det vara utmanande att reparera dem. Hela komponenter kan behöva bytas ut, vilket kan vara både kostsamt och tidskrävande.

Tillämpningar avPultruderingKompositmaterialpultraljudKompositmaterial finner utbredda tillämpningar inom olika branscher, inklusive:

1. Flyg- och rymdfarkoster: Komponenter för flygplan och rymdfarkoster, såsom kontrollytor, landningsställ och strukturella stöd.

2. Fordon: Fordonskomponenter, inklusive drivaxlar, stötfångare och fjädringskomponenter.

3. Infrastruktur: Armering och komponenter för infrastruktur, såsom syllar, brodäck, betongreparation och armering, ledningsstolpar, elektriska isolatorer och tvärbalkar.

4. Kemisk bearbetning: Kemisk bearbetningsutrustning såsom rör och golvgaller.

Medicinskt: Förstärkning för stödskorsetter och endoskopiska sondskaft.

5. Marin: Marina tillämpningar, inklusive master, lattor, dockpålar, ankarstift och dockor.

6. Olja och gas: Olje- och gasapplikationer, inklusive brunnshuvuden, rörledningar, pumpstänger och plattformar.

7. Vindenergi: Komponenter till vindturbinblad, såsom bladförstärkningar, sparkåpor och rotförstyvare.

8. Sportutrustning: Komponenter som kräver konstanta tvärsnitt, såsom skidor, skidstavar, golfutrustning, åror, bågskyttekomponenter och tältstänger.

Jämfört med traditionella metaller och plaster erbjuder pultrusionskompositmaterial många fördelar. Om du är en materialingenjör som söker högpresterande kompositmaterial för din tillämpning är pultrusionskompositmaterial ett gångbart val.