پالتروژن چیست؟

پالتروژن چیست؟ پالتروژن یکی از روشهای تولید کامپوزیت FRP است که به کمک این روش می توان انواع پروفیل کامپوزیتی با مقطع ثابت با سرعت بالا تولید نمود در ادامه شما را بیشتر با فهرست مطالب این نوشته آشنا می نماییم.

• پالتروژن چیست؟
• مواد تشکیل دهنده آن چیست؟
• مزایای پالتروژن چیست؟
• معایب پالتروژن چیست؟

پالتروژن

روش تولید کامپوزیت FRP، طیف وسیعی از اشکال مصالح FRP و پروفیل های پیش ساخته در کارخانه را در بر می گیرد. در روش “پیش عمل آوری” یا پالتروژن الیاف در شرایط کنترل شده و کارخانه ای در شکل و قالبی مشخص با رزین های مربوطه آغشته شده و سپس فرآیند عمل آوری روی آنها انجام می شود. طبیعتاً محصولات ساخته شده در این روش دارای کیفیت بهتری هستند. منتها عیب بزرگ این روش انعطاف پذیری کم محصولات تولید شده برای تغییراتی مانند خم کردن و وصله زدن می باشد. نمونه ای از محصولات تولید شده در این روش میلگردهای کامپوزیتی می باشد فرایند پالتروژن یکی از سریع ترین و مهمترین روش های تولید محصولات کامپوزیتی می باشد. به کمک این روش می توان انواع پروفیل کامپوزیتی با مقطع ثابت با سرعت بالا تولید نمود. در کشور ایران شرکت افزیر در راستای تولید مصالح کامپوزیتی فعالیت می کند. این روش از متداولترین روشهای تولید کامپوزیت FRP است در این روش ساخت کامپوزیت به صورت پروفیل‌ها با مقطع عرضی ثابت و طول مشخص تولید می شود.

روش کار به این صورت است که الیاف پیچیده در داخل رزین قرار می گیرد و الیاف کاملاً پیش کشیده و عمل آوری می شوند. در این روش ساخت می توان مقاطع متنوعی از قبیل میله، I شکل ، لایه ای و …تولید نمود. در صورتی که برای تولید لایه های کامپوزیتی FRP الیاف در یک جهت داخل رزین قرار گیرند، به آنها کامپوزیت های یک جهته و در صورتی که در جهات مختلف قرار گیرند، کامپوزیتهای چند جهته نامیده می شوند البته در پروژهای مقاوم سازی، استفاده از کامپوزیت های یک جهت متداول تر است. از پالتروژن برای ساخت هرقطعه پیوسته‌ای می‌توان استفاده کرد به شرط آنکه مقطع ثابت داشته باشد و در راستای عمود بر کشش، شیار یا سوراخ نداشته باشد، مانند قوطی، نبشی، لوله، میله و اشکال مشابه.

مواد

به‌طور کلی اجزای تشکیل دهنده کامپوزیت‌های تولید شده از روش پالتروژن دارای ۲ جزاصلی‌اند. ۱-الیاف ۲-ماتریس یا زمینه

طراحی قطعات و فرایند ساخت وابسته به نوع مواد الیاف، رزین و نسبت ترکیب این دو است. پس آشنایی با خواص مواد، در طراحی بسیار ضروری و تعیین‌کننده است.

الیاف

پالتروژن برای ساخت قطعاتی با الیاف تک جهته ساخته می‌شود. البته الیاف می‌توانند به صورت پارچه‌ای یا حصیری به منظور ایجاد استحکام در ۲ یا چند جهت نیز استفاده شوند. الیاف در کامپوزیت‌ها تحمل کلی نیروها و انتقال آن‌ها را برعهده دارند همین‌طور خواصی همچون استحکام کششی، ضربه، سفتی و مانند آن به‌طور عمده وابسته به الیاف می‌باشند. انواع الیاف مورد استفاده در این فرایند عبارت اند از الیاف کربن، الیاف آرامید، الیاف شیشه و به تازگی الیاف بازالت، که هرکدام ویژگی‌های مربوط به خودش را دارد.

زمینه یا ماتریس

انواع رزین هارا می‌توان به عنوان ماتریس استفاده کرد. به‌طور کلی ماتریس وظیفه چسباندن الیاف به هم و جلوگیری از لغزش آنهارادارد. همین‌طور بسیاری از ویژگی‌های محصول مانند مقاومت به خوردگی به ویژه در محیط‌های اسیدی و بازی، خواص الکتریکی و حرارتی، اشتعال‌پذیری و مقاومت به دما وابسته به نوع و خواص رزین مورد استفاده می‌باشد. رزین‌های مورد استفاده در پالتروژن در ۲ نوع ترموست و ترموپلاست موجوداند. رزین‌های ترموست از قبیل وینیل استر، پلی استر و اپوکسی، اگر تحت حرارت قرار بگیرند، تغییر شکل نمی دهندو به خاطر ویسکوزیته ابتدایی پایینی که دارند، فرایند کشش را راحتتر می‌کنند. در مقابل آن‌ها رزین‌های ترموپلاستک از قبیل نایلون، پلی پروپلین و پلی کربنات اند که در اثر حرارت نرم شده و تغییر شکل می‌دهند و نسبت به رزین‌های ترموست ویسکوزیته بالاتری دارند و سخت ترند.

علاوه بر اجزای اصلی یعنی الیاف و ماتریس، برای بهبود خواص و فرایند، افزودنی‌های دیگر هم استفاده می‌شوند. مانند فیلرها که برای پرشدن کامل قالب استفاده می‌شوند و جداکننده‌ها که باعث می‌شوند قطعه به راحتی از قالب جداشود.

مزایا

از آنجایی که تجهیزات لازم ساده و ارزان می‌باشند و به نیروی انسانی نیاز نیست وفرایند می‌تواند کاملاً اتوماتیک عمل کند نیاز به سرمایه‌گذاری هنگفت نیست و روش اقتصادی محسوب می‌شود.

• هدر رفتن مواد وجود ندارد.
• میزان درصد رزین در محصول به دقت قابل کنترل است.
• الیاف به ساده‌ترین و ارزان‌ترین صورت یعنی ریسمان استفاده می‌شوند.
• سرعت فرایند بالاست و مناسب برای قطعات کامپوزیتی با تولیدانبوه است.
• مواد حاصل از این فرایند دارای استحکام کششی و فشاری بالایی هستند چرا که درصد الیاف بالا است و این الیاف به صورت طولی اند و حفظ می‌شوند و رزین آن را تقویت می‌کند.
• مواد حاصل از این فرایند مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی و محیط‌های اسیدی قلیایی دارند، بنابراین برای کاربردهای خاص از جمله کاربردهای دریایی و در کارخانه‌های شیمیایی به کار می‌روند.
• مواد حاصله دارای وزن پایین و در عین حال استحکام بالا و عمر طولانی‌اند.
• سطح محصول نهایی با کیفیت است و نیازی به فرایندهای تکمیلی نیست.
• مواد حاصل از پالتروژن ترموپلاستیک قابلیت شکل‌پذیری مجدد دارند و قابل بازیافت می‌باشند.

معایب

• قطعات حاصله محدودیت هندسی دارند.
• نمی‌توان با این فرایند ضخامت‌های خیلی پایین ایجاد کرد.
• قطعات حاصله دقت ابعادی بالایی ندارند.
• گرم‌سازی قالب هزینه بالایی دارد.
• در پالتروژن ترموپلاست به خاطر دما و فشار بالاتر و مواد اولیه گران‌تر، هزینه‌ها بالاست و نیاز به سرمایه‌گذاری بالا می‌باشد و قطعات حاصله از این روش مانند حالت ترموست خیلی کیفیت سطح ندارند.

منبع : گروه تامین محتوای فولاد 24