Welke producten zijn geschikt voor het pultrusieproces?

Welke producten zijn geschikt voor het pultrusieproces?

Discussie over de voor- en nadelen van pultrusiecomposietmaterialen en hun toepassingen

Asia Composite Materials (Thailand) Co., Ltd.

De pioniers van de glasvezelindustrie in THAILAND

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

Pultrusiecomposietmaterialenzijn hoogwaardige composieten van vezelversterkte polymeren (FRP) die worden vervaardigd met behulp van een continuproces dat pultrusie heet.

Bij dit proces worden continue vezels (zoals glas of koolstof) door een bad van thermohardende hars (zoals epoxyhars, polyester of vinylester) getrokken, waarna mallen worden gebruikt om het materiaal naar wens te vormen. De hars hardt vervolgens uit en vormt een stevig, lichtgewicht en duurzaam composietproduct.

PultrusieHarsen 

De matrixhars is een cruciaal onderdeel van pultrusiecomposietmaterialen. Veelgebruikte pultrusieharsen zijn epoxy, polyurethaan, fenolhars, vinylesterhars en de recent uitgebreid bestudeerde thermoplastische harssystemen. Vanwege de eigenschappen van pultrusiecomposietmaterialen moet de matrixhars een lage viscositeit en hoge reactiesnelheden bij hoge temperaturen hebben. Bij de keuze van de matrixhars moeten factoren zoals de pultrusiereactiesnelheid en de viscositeit van de hars in overweging worden genomen. Een hoge viscositeit kan het smeereffect tijdens de productproductie beïnvloeden.

Epoxyhars 

Pultrusiecomposietmaterialen die met epoxypultrusieharsen zijn bereid, vertonen een hoge sterkte en kunnen onder hoge temperaturen worden gebruikt, met een snelle uitharding

snelheid. Uitdagingen zoals materiaalbrosheid, korte toepasbaarheidsperiode, slechte permeabiliteit en hoge uithardingstemperatuur beperken echter de ontwikkeling van de windenergie-industrie in China, met name op het gebied van materialen voor windturbinebladen en -wortels.

Polyurethaan 

Polyurethaanhars heeft een lagere viscositeit, waardoor een hoger glasvezelgehalte mogelijk is in vergelijking met polyester- of vinylesterharsen. Dit resulteert in pultrusie-polyurethaancomposieten met een buigmodulus die dicht bij die van aluminium ligt. Polyurethaan vertoont uitstekende verwerkingsprestaties in vergelijking met andere harsen.

Fenolhars 

Pultrusiecomposietmaterialen met fenolhars hebben de afgelopen jaren veel aandacht gekregen vanwege hun lage toxiciteit, lage rookontwikkeling en vlambestendigheid. Ze zijn toegepast in sectoren zoals spoorvervoer, offshore olieboorplatforms, chemische corrosiebestendige werkplaatsen en pijpleidingen. Traditionele uithardingsreacties van fenolhars verlopen echter traag, wat resulteert in lange gietcycli en de vorming van bellen tijdens snelle, continue productie, wat de productprestaties beïnvloedt. Zuurkatalysesystemen worden vaak gebruikt om deze uitdagingen het hoofd te bieden.

Vinylesterhars 

Vinylesteralcoholhars heeft uitstekende mechanische eigenschappen, hittebestendigheid, corrosiebestendigheid en snelle uitharding. Rond 2000 was het een van de meest gebruikte harsen voor pultrusieproducten.

Thermoplastische hars 

Thermoplastische composieten overwinnen de milieunadelen van thermohardende composieten en bieden een hoge flexibiliteit, slagvastheid, goede schadebestendigheid en dempende eigenschappen. Ze zijn bestand tegen chemische en omgevingscorrosie, hebben een snelle uitharding zonder chemische reacties en zijn snel te verwerken. Veelgebruikte thermoplastische harsen zijn onder andere polypropyleen, nylon, polysulfide, polyetheretherketon, polyethyleen en polyamide.

Vergeleken met traditionele materialen zoals metaal, keramiek en onversterkte kunststoffen, bieden glasvezelversterkte pultrusiecomposieten verschillende voordelen. Ze beschikken over unieke mogelijkheden voor maatwerk om aan specifieke producteisen te voldoen.

Voordelen vanPultrusieComposietmaterialen:

1. Productie-efficiëntie: Pultrusiegieten is een continu proces met voordelen zoals een hoog productievolume, lagere kosten en snellere levertijden vergeleken met alternatieve composietproductiemethoden.

2. Hoge sterkte-gewichtsverhouding: pultrusiecomposietmaterialen zijn sterk en stijf, maar toch licht. Koolstofvezelpultrusies zijn aanzienlijk lichter dan metalen en andere materialen, waardoor ze geschikt zijn voor gewichtsgevoelige toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de transportsector.

3. Corrosiebestendigheid: GVK-composieten vertonen een sterke corrosiebestendigheid, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen in sectoren zoals chemische verwerking, scheepvaart, aardolie en aardgas.

4. Elektrische isolatie: Glasvezelpultrusie kan zo worden ontworpen dat het niet-geleidend is, waardoor het een ideale keuze is voor elektrische toepassingen waarbij diëlektrische prestaties vereist zijn.
Dimensionale stabiliteit: Pultrusiecomposietmaterialen vervormen of scheuren niet na verloop van tijd, wat cruciaal is voor toepassingen met nauwkeurige toleranties.

5. Maatwerk: Pultrusiecomponenten kunnen in verschillende vormen en maten worden geproduceerd, waaronder staven, buizen, balken en complexere profielen. Ze zijn zeer aanpasbaar, waardoor ontwerpvariaties mogelijk zijn in vezeltype, vezelvolume, harstype, oppervlaktelaag en behandeling om te voldoen aan specifieke prestatie- en toepassingsvereisten.

Nadelen van het gebruikpultrusieComposietmaterialen:

1. Beperkte geometrische vormen: Pultrusiecomposietmaterialen zijn beperkt tot componenten met constante of bijna constante doorsneden vanwege het continue productieproces waarbij vezelversterkt materiaal door mallen wordt getrokken.

2. Hoge productiekosten: De mallen die bij pultrusiegieten worden gebruikt, kunnen duur zijn. Ze moeten gemaakt zijn van hoogwaardige materialen die bestand zijn tegen de hitte en druk van het pultrusieproces, en moeten worden geproduceerd met strikte bewerkingstoleranties.

3. Lage dwarssterkte: De dwarssterkte van pultrusiecomposietmaterialen is lager dan de longitudinale sterkte, waardoor ze zwakker zijn in de richting loodrecht op de vezels. Dit kan worden aangepakt door multi-axiale stoffen of vezels te integreren tijdens het pultrusieproces.

4. Moeilijke reparatie: Als pultrusiecomposietmaterialen beschadigd zijn, kan reparatie een uitdaging zijn. Soms moeten complete componenten vervangen worden, wat zowel kostbaar als tijdrovend kan zijn.

Toepassingen vanPultrusieComposietmaterialenpultrusieComposietmaterialen vinden brede toepassingen in diverse industrieën, waaronder:

1. Lucht- en ruimtevaart: Onderdelen voor vliegtuigen en ruimtevaartuigen, zoals stuurvlakken, landingsgestellen en structurele steunen.

2. Automobielindustrie: Auto-onderdelen, zoals aandrijfassen, bumpers en ophangingscomponenten.

3. Infrastructuur: Wapening en onderdelen voor infrastructuur, zoals dwarsliggers, brugdekken, betonreparatie en -wapening, elektriciteitsmasten, elektrische isolatoren en dwarsarmen.

4. Chemische verwerking: Apparatuur voor chemische verwerking, zoals buizen en vloerroosters.

Medisch: Versteviging voor beugels en endoscopische sondeschachten.

5. Maritiem: maritieme toepassingen, waaronder masten, latten, dokpalen, ankerpennen en dokken.

6. Olie en gas: toepassingen in de olie- en gasindustrie, waaronder boorgaten, pijpleidingen, pompstangen en platforms.

7. Windenergie: Onderdelen voor windturbinebladen, zoals bladverstevigingen, sparkappen en wortelverstevigingen.

8. Sportuitrusting: Onderdelen die een constante doorsnede vereisen, zoals ski's, skistokken, golfuitrusting, roeiriemen, boogschietonderdelen en tentstokken.

Vergeleken met traditionele metalen en kunststoffen bieden pultrusiecomposietmaterialen talloze voordelen. Bent u een materiaalkundige die op zoek is naar hoogwaardige composietmaterialen voor uw toepassing? Dan zijn pultrusiecomposietmaterialen een goede keuze.