Welche Produkte eignen sich für den Pultrusionsprozess?

Welche Produkte eignen sich für den Pultrusionsprozess?

Diskussion der Vor- und Nachteile von Pultrusions-Verbundwerkstoffen und ihrer Anwendungen

Asia Composite Materials (Thailand) Co., Ltd

Die Pioniere der Glasfaserindustrie in THAILAND

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PultrusionVerbundwerkstoffesind hochleistungsfähige faserverstärkte Polymerverbundwerkstoffe (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 werden Formen verwendet, um das Material wie gewünscht zu formen. Das Harz härtet dann aus und bildet ein solides, leichtes und langlebiges Verbundprodukt.

PultrusionHarze 

Das Matrixharz ist ein entscheidender Bestandteil von Pultrusions-Verbundwerkstoffen. Zu den gängigen Pultrusionsharzen gehören Epoxid-, Polyurethan-, Phenol- und Vinylesterharze sowie die kürzlich vielfach untersuchten thermoplastischen Harzsysteme. Aufgrund der Eigenschaften von Pultrusions-Verbundwerkstoffen muss das Matrixharz eine niedrige Viskosität und schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten bei hohen Temperaturen aufweisen. Bei der Auswahl des Matrixharzes müssen Faktoren wie die Pultrusionsreaktionsgeschwindigkeit und die Harzviskosität berücksichtigt werden. Eine hohe Viskosität kann die Schmierwirkung bei der Produktherstellung beeinträchtigen.

Epoxidharz 

Mit Epoxid-Pultrusionsharzen hergestellte Pultrusions-Verbundwerkstoffe weisen eine hohe Festigkeit auf und können unter Hochtemperaturbedingungen mit schneller Aushärtung verwendet werden

Geschwindigkeit. Allerdings schränken Herausforderungen wie Materialsprödigkeit, kurze Anwendbarkeitsdauer, schlechte Permeabilität und hohe Aushärtungstemperatur die Entwicklung der Windkraftindustrie in China ein, insbesondere bei Rotorblättern und Wurzelmaterialien für Windkraftanlagen.

Polyurethan 

Polyurethanharz hat eine niedrigere Viskosität und ermöglicht einen höheren Glasfasergehalt im Vergleich zu Polyester- oder Vinylesterharzen. Dies führt zu Pultrusions-Polyurethan-Verbundwerkstoffen mit einem Biegeelastizitätsmodul, das dem von Aluminium nahe kommt. Im Vergleich zu anderen Harzen weist Polyurethan eine hervorragende Verarbeitungsleistung auf.

Phenolharz 

In den letzten Jahren haben Pultrusions-Verbundwerkstoffe unter Verwendung von Phenolharz aufgrund ihrer geringen Toxizität, geringen Rauchemission und Flammwidrigkeit an Aufmerksamkeit gewonnen und Anwendung in Bereichen wie dem Schienentransport, Offshore-Ölbohrplattformen, chemisch korrosionsbeständigen Werkstätten und Pipelines gefunden . Herkömmliche Härtungsreaktionen von Phenolharzen sind jedoch langsam, was zu langen Formungszyklen und der Bildung von Blasen bei schneller kontinuierlicher Produktion führt, was die Produktleistung beeinträchtigt. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen 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 widerstehen chemischer und umweltbedingter Korrosion, haben einen schnellen Aushärtungsprozess ohne chemische Reaktionen und können schnell verarbeitet werden. Zu den gängigen thermoplastischen Harzen gehören Polypropylen, Nylon, Polysulfid, Polyetheretherketon, Polyethylen und Polyamid.

Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien wie Metall, Keramik und unverstärkten Kunststoffen bieten glasfaserverstärkte Pultrusionsverbundwerkstoffe mehrere Vorteile. Sie verfügen über einzigartige kundenspezifische Designmöglichkeiten, um spezifische Produktanforderungen zu erfüllen.

Vorteile vonPultrusionVerbundwerkstoffe:

1.Fertigungseffizienz: Pultrusionsformen ist ein kontinuierlicher Prozess mit Vorteilen wie hohem Produktionsvolumen, niedrigeren Kosten und schnelleren Lieferzeiten im Vergleich zu alternativen Herstellungsverfahren für Verbundwerkstoffe.

2.Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht: Pultrusions-Verbundwerkstoffe sind stark und steif und dennoch leicht. Kohlefaser-Pultrusionen sind deutlich leichter als Metalle und andere Materialien und eignen sich daher für gewichtsempfindliche Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und im Transportwesen.

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

4.Elektrische Isolierung: Glasfaser-Pultrusionen können so gestaltet werden, dass sie nicht leitend sind, was sie zu einer idealen Wahl für elektrische Anwendungen macht, die dielektrische Leistung erfordern.
Dimensionsstabilität: Pultrusions-Verbundwerkstoffe 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, einschließlich Stangen, Rohren, Balken und komplexeren Profilen. Sie sind hochgradig anpassbar und ermöglichen Designvariationen in Bezug auf Fasertyp, Faservolumen, Harztyp, Oberflächenschleier und Behandlung, um spezifische Leistungs- und Anwendungsanforderungen zu erfüllen.

Nachteile der VerwendungpUltrusionVerbundwerkstoffe:

1. Begrenzte geometrische Formen: Pultrusions-Verbundwerkstoffe sind aufgrund des kontinuierlichen Herstellungsprozesses, bei dem faserverstärktes Material durch Formen gezogen wird, auf Komponenten mit konstanten oder nahezu konstanten Querschnitten beschränkt.

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

3. Geringe Querfestigkeit: Die Querfestigkeit von Pultrusions-Verbundwerkstoffen ist geringer als die Längsfestigkeit, wodurch sie in der Richtung senkrecht zu den Fasern schwächer werden. Dies kann durch die Einbindung multiaxialer Gewebe oder Fasern während des Pultrusionsprozesses behoben werden.

4. Schwierige Reparatur: Wenn Pultrusions-Verbundwerkstoffe beschädigt sind, kann die Reparatur eine Herausforderung darstellen. Möglicherweise müssen ganze Komponenten ausgetauscht werden, was sowohl kostspielig als auch zeitaufwändig sein kann.

Anwendungen vonPultrusionVerbundwerkstoffepUltrusionVerbundwerkstoffe finden weit verbreitete Anwendungen in verschiedenen Branchen, darunter:

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

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

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

4. Chemische Verarbeitung: Ausrüstung für die chemische 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. Sportausrüstung: 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 Hochleistungsverbundwerkstoffe für Ihre Anwendung suchen, sind Pultrusionsverbundwerkstoffe eine gute Wahl.