Welche Produkte eignen sich für das Pultrusionsverfahren?

Welche Produkte eignen sich für das Pultrusionsverfahren?

Diskussion der Vor- und Nachteile von Pultrusionsverbundwerkstoffen und ihrer Anwendungen

Asia Composite Materials (Thailand) Co., Ltd.

Die Pioniere der Glasfaserindustrie in THAILAND

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

PultrusionVerbundwerkstoffesind Hochleistungsverbundwerkstoffe aus faserverstärkten Polymeren (FRP), die in einem kontinuierlichen Verfahren namens Pultrusion hergestellt werden.

Bei diesem Verfahren werden Endlosfasern (z. B. Glas oder Kohlenstoff) durch ein Bad aus duroplastischem Harz (z. B. Epoxidharz, Polyester oder Vinylester) gezogen und anschließend mithilfe von Formen in die gewünschte Form gebracht. Das Harz härtet anschließend aus und bildet ein festes, leichtes und langlebiges Verbundprodukt.

PultrusionHarze 

Das Matrixharz ist ein entscheidender Bestandteil von Pultrusionsverbundwerkstoffen. Gängige Pultrusionsharze umfassen Epoxid-, Polyurethan-, Phenol- und Vinylesterharze sowie die in letzter Zeit vielfach untersuchten thermoplastischen Harzsysteme. Aufgrund der Eigenschaften von Pultrusionsverbundwerkstoffen muss das Matrixharz eine niedrige Viskosität und schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten bei hohen Temperaturen aufweisen. Bei der Auswahl des Matrixharzes müssen Faktoren wie Pultrusionsreaktionsgeschwindigkeit und Harzviskosität berücksichtigt werden. Eine hohe Viskosität kann die Schmierwirkung bei der Produktherstellung beeinträchtigen.

Epoxidharz 

Pultrusionsverbundwerkstoffe, die mit Epoxidharzen hergestellt werden, weisen eine hohe Festigkeit auf und können unter Hochtemperaturbedingungen eingesetzt werden, mit einer schnellen Aushärtung

Geschwindigkeit. Herausforderungen wie Materialbrüchigkeit, kurze Anwendbarkeitsdauer, geringe Durchlässigkeit und hohe Aushärtungstemperatur schränken jedoch die Entwicklung der Windkraftindustrie in China ein, insbesondere bei Rotorblättern und Wurzelmaterialien für Windturbinen.

Polyurethan 

Polyurethanharz hat eine geringere Viskosität und ermöglicht daher einen höheren Glasfaseranteil als Polyester- oder Vinylesterharze. Dadurch entstehen Pultrusions-Polyurethan-Verbundwerkstoffe mit einem Biegeelastizitätsmodul, das dem von Aluminium nahekommt. Polyurethan weist im Vergleich zu anderen Harzen eine hervorragende Verarbeitungsleistung auf.

Phenolharz 

In den letzten Jahren haben Pultrusionsverbundwerkstoffe mit Phenolharz aufgrund ihrer geringen Toxizität, geringen Rauchentwicklung und Flammwidrigkeit an Bedeutung gewonnen und finden Anwendung in Bereichen wie Schienenverkehr, Offshore-Ölbohrplattformen, korrosionsbeständigen Werkstätten und Pipelines. Herkömmliche Phenolharz-Aushärtungsreaktionen sind jedoch langsam, was zu langen Formzyklen und Blasenbildung während der schnellen kontinuierlichen Produktion führt, was die Produktleistung beeinträchtigt. Um diese Herausforderungen zu meistern, werden häufig Säurekatalysesysteme eingesetzt.

Vinylesterharz 

Vinylesteralkoholharz zeichnet sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften, Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und schnelle Aushärtung aus. Um das Jahr 2000 war es eines der bevorzugten Harze für Pultrusionsprodukte.

Thermoplastisches Harz 

Thermoplastische Verbundwerkstoffe überwinden die Umweltnachteile duroplastischer Verbundwerkstoffe und bieten hohe Flexibilität, Schlagfestigkeit, gute Schadenstoleranz und Dämpfungseigenschaften. Sie sind beständig gegen chemische und umweltbedingte Korrosion, härten schnell und ohne chemische Reaktionen aus und lassen sich schnell verarbeiten. Gängige thermoplastische Harze sind Polypropylen, Nylon, Polysulfid, Polyetheretherketon, Polyethylen und Polyamid.

Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Metall, Keramik und unverstärkten Kunststoffen bieten glasfaserverstärkte Pultrusionsverbundwerkstoffe zahlreiche Vorteile. Sie bieten einzigartige Möglichkeiten zur individuellen Gestaltung, um spezifische Produktanforderungen zu erfüllen.

Vorteile vonPultrusionVerbundwerkstoffe:

1. Fertigungseffizienz: Pultrusionsformen ist ein kontinuierlicher Prozess mit Vorteilen wie hohem Produktionsvolumen, geringeren Kosten und schnelleren Lieferzeiten im Vergleich zu alternativen Verbundherstellungsverfahren.

2. Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht: Pultrusionsverbundwerkstoffe sind robust und steif, aber dennoch leicht. Kohlefaser-Pultrusionen sind deutlich leichter als Metalle und andere Werkstoffe und eignen sich daher für gewichtssensible Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und im Transportwesen.

3. Korrosionsbeständigkeit: FRP-Verbundwerkstoffe weisen eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf und eignen sich daher für Anwendungen in Branchen wie der chemischen Verarbeitung, der Schifffahrt, der Erdöl- und Erdgasindustrie.

4. Elektrische Isolierung: Glasfaser-Pultrusionen können so konstruiert werden, dass sie nichtleitend sind, was sie zur idealen Wahl für elektrische Anwendungen macht, die dielektrische Leistung erfordern.
Dimensionsstabilität: Pultrusionsverbundwerkstoffe verformen oder reißen im Laufe der Zeit nicht, was für Anwendungen mit präzisen Toleranzen von entscheidender Bedeutung ist.

5. Kundenspezifisches Design: Pultrusionskomponenten können in verschiedenen Formen und Größen hergestellt werden, darunter Stäbe, Rohre, Balken und komplexere Profile. Sie sind hochgradig anpassbar und ermöglichen Designvariationen hinsichtlich Fasertyp, Faservolumen, Harztyp, Oberflächenschleier und Behandlung, um spezifische Leistungs- und Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Nachteile der VerwendungpUltratrusionVerbundwerkstoffe:

1. Begrenzte geometrische Formen: Pultrusionsverbundwerkstoffe sind aufgrund des kontinuierlichen Herstellungsprozesses, bei dem faserverstärktes Material durch Formen gezogen wird, auf Komponenten mit konstantem oder nahezu konstantem Querschnitt beschränkt.

2. Hohe Herstellungskosten: Die beim Pultrusionsverfahren verwendeten Formen können teuer sein. Sie müssen aus hochwertigen Materialien bestehen, die der Hitze und dem Druck des Pultrusionsprozesses standhalten, und mit strengen Bearbeitungstoleranzen hergestellt werden.

3. Geringe Querfestigkeit: Die Querfestigkeit von Pultrusionsverbundwerkstoffen ist geringer als die Längsfestigkeit, wodurch sie senkrecht zu den Fasern schwächer sind. Dies kann durch die Einarbeitung multiaxialer Gewebe oder Fasern während des Pultrusionsprozesses behoben werden.

4. Schwierige Reparatur: Wenn Pultrusionsverbundwerkstoffe beschädigt sind, kann die Reparatur schwierig sein. Ganze Komponenten müssen möglicherweise ausgetauscht werden, was sowohl kostspielig als auch zeitaufwändig sein kann.

Anwendungen vonPultrusionVerbundwerkstoffepUltratrusionVerbundwerkstoffe finden breite Anwendung in verschiedenen Branchen, darunter:

1. Luft- und Raumfahrt: Komponenten für Flugzeuge und Raumfahrzeuge, wie Steuerflächen, Fahrwerke und Strukturstützen.

2.Automobil: Automobilkomponenten, einschließlich Antriebswellen, Stoßfänger und Aufhängungskomponenten.

3. Infrastruktur: Bewehrung und Komponenten für die Infrastruktur, wie Schwellen, Brückendecks, Betonreparatur und -bewehrung, Strommasten, elektrische Isolatoren und Querträger.

4. Chemische Verarbeitung: Geräte zur chemischen Verarbeitung wie Rohre und Bodengitter.

Medizin: Verstärkung für Zahnspangen und endoskopische Sondenschäfte.

5.Marine: Marineanwendungen, einschließlich Masten, Latten, Dockpfähle, Ankerstifte und Docks.

6. Öl und Gas: Öl- und Gasanwendungen, einschließlich Bohrlochköpfe, Pipelines, Pumpstangen und Plattformen.

7. Windenergie: Komponenten für Windturbinenblätter, wie Blattverstärkungen, Holmgurte und Wurzelversteifungen.

8. Sportgeräte: Komponenten, die konstante Querschnitte erfordern, wie Skier, Skistöcke, Golfausrüstung, Ruder, Bogenschießkomponenten und Zeltstangen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Metallen und Kunststoffen bieten Pultrusionsverbundwerkstoffe zahlreiche Vorteile. Wenn Sie als Werkstoffingenieur nach Hochleistungsverbundwerkstoffen für Ihre Anwendung suchen, sind Pultrusionsverbundwerkstoffe eine gute Wahl.