از جمله مزایای این روش كه یكی از باصرفه‏ترین روشهای تولید كامپوزیتهاست، این است كه درصد الیاف در آن بالاست و چون الیاف بصورت طولی آرایش می‏یابند، محصول دارای استحكام كششی و فشاری بسیار بالایی است. همچنین سطح محصول نهایی كاملاً صاف است و نیازی به فرآیندهای تكمیلی نیست.

مراحل فرآیند:

ورودی الیاف: الیاف تقویت كننده‏ به شكلی هستند كه بطور پیوسته فرآیند امكان پذیر باشد. قفسه الیاف پیوسته، اولین قسمت خط فرآیند می‏باشد. بعد از قفسه الیاف، قفسه نمد الیاف شیشه یه پارچه‌ها سطح قرار دارد. حركت الیاف از ناحیه آغشته ‏سازی می‏بایست كنترل شود تا از هرگونه پیچش و گره و آسیب محفوظ بماند. اینكار می‏تواند توسط راهنماهای فلزی، سرامیكی و یا تفلونی انجام ‏شود.

حمام آغشته‏‌سازی: آغشته‌‏سازی الیاف تقویت كننده، از اصول فرآیند پلتروژن می‌باشد. غوطه‏‌وری در حمام یك راه برای این كار 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 شكل دادن به الیاف آغشته به رزین، استفاده می‏‌كنند. پوشش این صفحات باید از جنسی مناسب باشد تا از وارد ساختن هرگونه تنش به الیاف آغشته ضعیف شده، جلوگیری به عمل آید. معمولاً این قطعات از جنس تفلون، پلی‏ اتیلن با جرم مولكولی بسیار بالا، فولاد با پوشش كرم و یا آلیاژهای مناسب فولادی می‏باشند.

قالب: قالب پلتروژن، قلب این فرایند محسوب می‏شود. چرا كه دما، كنترل كننده سرعت واكنش پخت، محل پخت رزین در قالب و شدت گرمای حاصل از پخت رزین می‏باشد. قطعه‌‏ای كه كامل پخت نشده باشد، خواص فیزیكی و مكانیكی ضعیفی از خود نشان می‏دهد. همچنین اگر گرمای اضافی در قالب وجود داشته باشد، نقص و ترك حرارتی، موجب افت خواص الكتریكی، شیمیایی و مكانیكی قطعه می‏شود.

گیره و كشش: حداقل 3 متر فاصله بین خروجی قالب و محل كشش می‏بایس تعبیه شود تا قطعه فرصت سرد شدن پیدا كند و در برابر فشار گیره كشش تغییر شكل ندهد. سه روش برای كشش مرسوم است؛ كشش رفت وبرگشتی متناوب، كشش رفت و برگشتی پیوسته و كشش توسط سیستم تسمه نقاله‏ای.

برش: هر خط پیوسته پلتروژن احتیاج به یك سیستم برش دارد تا طولهای مناسب از قطعه تحویل شود. هردو روش برش خشك و تر قابل استفاده می‏باشند. ولی در هر حال تیغه برش می‏‌بایست الماسه باشد. در صورتیكه سرعت خط بالا باشد، تیغه برش همراه پروفیل حركت می‏كند.

مواد: با توجه به خواص مورد نظر، می‏توان از الیاف و رزینهای مختلفی استفاده نمود. الیاف تأمین كننده خواصی چون استحكام كششی و ضربه، سفتی و مانند آن می‏باشند ولی رزین تأمین كننده خواص فیزیكی 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 كربن)، شكل آنها ( Roving,Mat,Fabrics ) و آرایش یافتگی آنها. الیاف شیشه مرسوم ترین نوع الیاف مورد مصرف می‏باشند. الیاف شیشه نوع الكتریكی ( E-grade )، استحكام كششی حدود Mpa 3450 و مدول كششی Gpa 70 و ازدیاد طول 3 تا % 4 دارند و با قطر و وزن مختلف در دسترس می‏باشند. سطح الیاف نیز متناسب با رزین كاربردی پوشش داده شده‌‏اند. برای كاربردهای خاص می‏توان از الیاف نوع S یا R استفاده نمود.

ماتریس پلیمری:
پلی استر غیر اشباع: هر دو نوع ایزو و ارتو فتالیك قابل استفاده می‏باشند. پلی استر مورد مصرف در فرآیند پلتروژن باید امكان ژل شدن و پخت سریع را داشته باشد تا قطعه از قالب جدا شود و بیرون كشیدن آن به سهولت انجام پذیرد. ویسكوزیته رزینهای معمول پلتروژن cP 500 می‏باشد. اگر ویسكوزیته رزین بالا باشد، می‏توان آنرا با مقادیری استایرن مخلوط نمود تا ویسكوزیته مناسب بدست آید. البته باید توجه داشت مقدار استایرن آنقدر زیاد نشود كه بصورت واكنش نكرده یا پلی ‏استایرن درآید.
پراكسیدهای 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 7 درصد جمع‏شدگی نشان می‏دهد. این نقص می‏تواند توسط فیلر و افزودنی‏های Low Profile جبران گردد. خواص الكتریكی پلی‏استر، قطعات آنرا مناسب برای كاربردهای ولتاژ بالا ساخته است. مقاومت در برابر شرایط محیطی پلی‏استر، متوسط تا خوب است. خواص بهتر توسط افزودنی‏ها و پارچه و پوشش (حتی بعد از فرآیند) قابل دستیابی است.

وینیل استر: این رزین نسبت به پلی‏استر دارای مقاومت خورندگی، خواص مكانیكی و حرارتی بهتری می‏باشد ولی حدود 75 درصد گرانتر می‏باشد.
رزین اپوكسی: این رزین برای استفاده در دماهای بالاتر مناسبتر است ضمن آنكه خواص مكانیكی آن عالیست.
سایر رزینها: از رزینهای دیگری مانند فنولیك، پلی‏متیل متااكریلات و حتی ترموپلاستها استفاده نمود.

مواد افزودنی:
فیلر: در فرآیند پلتروژن پركردن قالب اهمیت فراوانی دارد. برای این منظور از پركننده‏ها استفاده می‏شود. بعد از رزین و الیاف، سومین بخش رزین را تشكیل می‏دهد. از معمولترین فیلرها، كربنات كلسیم، سیلیكات آلومینیم و هیدروكسید آلومینیم را می‏توان نام برد. با توجه به ویسكوزیته فرمولاسیون، تا 50 درصد وزنی فیلراستفاده می‏شود.
عامل جدا كننده( release agent ): به منظور جداشدن قطعه از قالب، می‏بایست از یك عامل جداساز استفاده شود. این عامل نباید كاملاً ناسازگار با رزین باشد و همچنین سازگاری آن به حدی نباشد كه به سطح قطعه مهاجرت نكند. همچنین باید قبل از پخت رزین مذاب شده باشد.
سایر افزودنی‏ها: در فرآیند پلتروژن می‏توان از انواع رنگدانه‏ها، افزودنی‏های بهبود خواص حرارتی و سایر مواد مرسوم در صنعت كامپوزیت استفاده نمود.
خواص: جهت مقایسه خواص پروفیلهای پلتروژن با سایر مواد جداول ذیل ارائه می‏گردد:

مقایسه خواص مكانیكی پروفیلهای پلتروژنی با سایر مواد

مزایای پلتروژن: پلتروژن یكی از اقتصادی‏ترین روشهای تولید پروفیلهای كامپوزیتی مورد مصرف در صنایع ساختمان است.
از این فرآیند در ساخت قطعات سبك مقاوم در برابر خورندگی، سیستمهای عایق الكتریكی، سازه‏های ساحلی و بسیاری از كاربردهای دیگر استفاده می‏شود. ویژگیها و مزایای قطعات حاصل از این روش، در جدول زیر خلاصه شده است:

مقایسه خواص فیزیكی-شیمیایی پروفیلهای پلتروژنی با سایر مواد

كاربردها:
كاربرد قطعات پلتروژنی محدوده وسیعی را در بر می‏گیرد:

www.smsm.ir

نوع مطلب : مهندسی مکانيک - جامدات
نوشته شده در شنبه ۲۵ دی ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |