Quali prodotti sono adatti per il processo di pultrusione?

Quali prodotti sono adatti per il processo di pultrusione?

Discutere dei pro e dei contro dei materiali compositi di poltrusione e delle loro applicazioni

Asia Composite Materials (Thailand) CO., Ltd

I pionieri dell'industria della fibra di vetro in Thailandia

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PultrusioneMateriali compositisono compositi polimerici (FRP) ad alte prestazioni prodotti a base di fibre prodotte utilizzando un processo continuo noto come pultrusione.

In questo processo, le fibre continue (come il vetro o il carbonio) vengono tirate attraverso un bagno di resina termosettica (come resina epossidica, poliestere o estere in vinile) e quindi gli stampi vengono utilizzati per modellare il materiale come desiderato. La resina quindi cura, formando un prodotto composito solido, leggero e resistente.

PultrusioneResine 

La resina a matrice è un componente cruciale dei materiali compositi di poltrusione. Le resine comuni di poltrusione includono epossidico, poliuretano, fenolico, vinile estere e i sistemi di resina termoplastica recentemente ampiamente studiati. A causa delle caratteristiche dei materiali compositi di poltrusione, la resina a matrice deve avere una bassa viscosità, velocità di reazione veloci ad alte temperature. Quando si sceglie la resina a matrice, devono essere considerati fattori come la velocità di reazione della poltrusione e la viscosità della resina. L'elevata viscosità può influire sull'effetto di lubrificazione durante la produzione del prodotto.

Resina epossidica 

I materiali compositi di poltrusione preparati con resine a poltrona epossidica presentano un'alta resistenza e possono essere utilizzati in condizioni ad alta temperatura, con una rapida indurimento

velocità. Tuttavia, sfide come la fragilità dei materiali, il breve periodo di applicabilità, la scarsa permeabilità e l'elevata temperatura di indurimento limitano lo sviluppo dell'industria dell'energia eolica in Cina, in particolare nella lama della turbina eolica e nei materiali delle radici.

Poliuretano 

La resina in poliuretano ha una viscosità inferiore, consentendo un contenuto di fibra di vetro più elevato rispetto alle resine di estere in poliestere o vinile. Ciò si traduce in materiali compositi di poliuretano di poltrusione che hanno un modulo di flessione di elasticità vicino a quello dell'alluminio. Il poliuretano presenta eccellenti prestazioni di elaborazione rispetto ad altre resine.

Resina fenolica 

Negli ultimi anni, i materiali compositi di poltrusione che utilizzano la resina fenolica hanno attirato l'attenzione a causa della loro bassa tossicità, a bassa emissione di fumo, resistenza alla fiamma e hanno trovato applicazioni in aree come il trasporto ferroviario, le piattaforme di perforazione petrolifera offshore, i workshop resistenti alla corrosione chimica e i gasdotti. Tuttavia, le reazioni tradizionali di cura della resina fenolica sono lente, con conseguenti lunghi cicli di stampaggio e la formazione di bolle durante una rapida produzione continua, influenzando le prestazioni del prodotto. I sistemi di catalisi acida sono spesso usati per superare queste sfide.

Resina estere in vinile 

La resina di alcol estere in vinile presenta eccellenti proprietà meccaniche, resistenza al calore, resistenza alla corrosione e rapida indurimento. Intorno all'anno 2000, era una delle resine preferite per i prodotti di poltrusione.

Resina termoplastica 

I compositi termoplastici superano gli svantaggi ambientali dei compositi di termosetting, offrendo una forte flessibilità, resistenza all'impatto, buona tolleranza al danno e proprietà di smorzamento. Resistono alla corrosione chimica e ambientale, hanno un processo di indurimento rapido senza reazioni chimiche e possono essere rapidamente elaborati. Le resine termoplastiche comuni includono polipropilene, nylon, polisolfuro, etere chetone, polietilene e poliammide.

Rispetto a materiali tradizionali come metallo, ceramica e materie plastiche non rinforzate, i compositi di poltrusione rinforzati in fibra di vetro hanno diversi vantaggi. Possiedono funzionalità di progettazione personalizzate uniche per soddisfare requisiti specifici del prodotto.

Vantaggi diPultrusioneMateriali compositi:

1. Efficienza di produzione: lo stampaggio di poltrusione è un processo continuo con vantaggi come elevato volume di produzione, costi più bassi e tempi di consegna più rapidi rispetto ai metodi di produzione compositi alternativi.

2. Rapporto di resistenza al peso: i materiali compositi di poltrusione sono forti e rigidi ma leggeri. Le poltrusioni in fibra di carbonio sono significativamente più leggere dei metalli e di altri materiali, rendendoli adatti per applicazioni sensibili al peso in aerospaziale, automobilistico e trasporto.

3. Resistenza alla Corrosione: i compositi FRP mostrano una forte resistenza alla corrosione, rendendoli adatti per applicazioni in settori come la trasformazione chimica, il marine, il petrolio e il gas naturale.

4. Isolamento elettrico: le poltrusioni in fibra di vetro possono essere progettate per essere non conduttive, rendendole una scelta ideale per applicazioni elettriche che richiedono prestazioni dielettriche.
Stabilità dimensionale: i materiali compositi di poltrusione non si deformano o si rompono nel tempo, il che è cruciale per applicazioni con tolleranze precise.

5. Design per clienti: i componenti della poltrusione possono essere fabbricati in varie forme e dimensioni, tra cui aste, tubi, travi e profili più complessi. Sono altamente personalizzabili, consentendo variazioni di progettazione nel tipo di fibra, nel volume delle fibre, nel tipo di resina, nel velo di superficie e nel trattamento per soddisfare le prestazioni specifiche e i requisiti dell'applicazione.

Svantaggi dell'usopultrusioneMateriali compositi:

1.Amine geometriche limitate: i materiali compositi di poltrusione sono limitati ai componenti con sezioni trasversali costanti o quasi costanti a causa del processo di produzione continua in cui il materiale rinforzato con fibre viene tirato attraverso stampi.

2. Costi di produzione alti: gli stampi utilizzati nello stampaggio di pultrusione possono essere costosi. Devono essere realizzati con materiali di alta qualità in grado di resistere al calore e alla pressione del processo di poltrusione e devono essere prodotti con rigorose tolleranze di lavorazione.

3. Luogo di resistenza trasversale: la resistenza trasversale dei materiali compositi di poltrusione è inferiore alla resistenza longitudinale, rendendoli più deboli nella direzione perpendicolare alle fibre. Questo può essere affrontato incorporando tessuti o fibre multi-assiali durante il processo di pultrusione.

4. Riparazione di difficoltà: se i materiali compositi di pultrusione sono danneggiati, la riparazione può essere impegnativa. Interi componenti potrebbero aver bisogno di sostituzione, che può essere sia costosa che che richiede in termini di tempo.

Applicazioni diPultrusioneMateriali compositipultrusioneI materiali compositi trovano applicazioni diffuse in vari settori, tra cui:

1.Aerospace: componenti per aerei e veicoli spaziali, come superfici di controllo, carrello di atterraggio e supporti strutturali.

2.Automotive: componenti automobilistici, inclusi alberi di trasmissione, paraurti e componenti di sospensione.

3.Infrastruttura: rinforzo e componenti per infrastrutture, come traversine, mazzi di ponti, riparazione e rinforzo in cemento, poli, isolanti elettrici e incroci.

4. Elaborazione chimica: apparecchiature di elaborazione chimica come tubi e reticoli sul pavimento.

Medico: rinforzo per parentesi graffe e alberi della sonda endoscopica.

5.Marine: applicazioni marine, inclusi alberi, battaglie, pilastri del molo, perni di ancoraggio e dock.

6.Oil e gas: applicazioni di petrolio e gas, tra cui teste di pozzi, condotte, bielle e piattaforme.

7. Energia venera: componenti per lame a turbina eolica, come rinforzi di lama, tappi di spar e irrigidimenti delle radici.

8. Attrezzatura degli sport: componenti che richiedono sezioni costanti, come sci, pali da sci, attrezzature da golf, remi, componenti di tiro con l'arco e pali della tenda.

Rispetto ai metalli e alle materie plastiche tradizionali, i materiali compositi di poltrusione offrono numerosi vantaggi. Se sei un ingegnere di materiali che cerca materiali compositi ad alte prestazioni per l'applicazione, i materiali compositi di poltrusione sono una scelta praticabile.