PULTRUSIO

Pultruusioprosessi on jatkuvatoiminen tuotantomenetelmä, jossa vahvikekuituja tai -mattoja vedetään lämmitetyn muotin läpi ja kovetetaan. Tällöin muotoilu tapahtuu samanaikaisesti hartsin verkostoitumisen kanssa. Pultruusiomenetelmä takaa maksimaalisen joustavuuden lasikuituvahvisteisten profiilien suunnittelussa. Osia voidaan valmistaa jopa 1200 mm:n leveydeltä ja 350 mm:n korkeudelta. Jatkuvan tuotannon ansiosta pituusmitat rajoittuvat ainoastaan kuljetus- tai

kuljetusmahdollisuudet. Roving-kelat ja lasimatot on sijoitettu kelatelineelle. Rovingia voidaan vetää joko sisä- tai ulkopuolelta. Ulkopuolelta vedettäessä kuulalaakeroitujen kelanpitimien ja mekaanisten jarrulaitteiden avulla taataan tarkka rovingin ohjaus esijännityksellä. Sisäpuolelta vedettäessä rovingit ohjataan välittömästi kelahyllyn takana sijaitsevan, porrastetusti sijoitetun kiinteän tangonparin läpi.

Kitkan avulla rovingille annetaan esijännitys. Liukastusaineen hajoaminen ja rovingien haarautuminen. Jos rovingit vedetään ilman esijännitystä, ne kiertyvät, mikä vaikeuttaa hartsinsekä heikentää valmiin profiilin lujuutta. Tasomaisten rakenteiden, kuten kuitukankaiden, mattojen tai kudosten syöttämiseen käytetään erillistä hyllyä. Vielä kuiva vahvistusmateriaali kootaan vähitellen yhteen useiden ohjausyksiköiden avulla.

Tätä varten eri materiaalit johdetaan peräkkäin sijoitettujen, rei'itettyjen levyjen läpi. Nämä rei'ityskuvioinnit lähestyvät yhä enemmän haluttua profiilin muotoa. Tämä varmistaa, että eri tekstiilirakenteet kulkevat kosketuksetta toisiinsa. Kun eri vahvistusmateriaalit ovat oikeassa järjestyksessä, ne kulkevat kyllästysyksikön läpi. Sen jälkeen ne kootaan lopulliseen asentoonsa ja ohjataan muottiin.

Kyllästysmenetelmiä on kolme: altaamenetelmässä vahvistuskuidut viedään ylhäältä hartsikyllästysaltaaseen ja vedetään sieltä pois. Varsinainen kyllästys tapahtuu useiden ohjausrullien avulla hartsikylvyssä. Tämä menetelmä, jota käytetään myös käämitystekniikassa, on luultavasti yleisin kyllästysmenetelmä vetoprofiilien valmistuksessa, erityisesti sellaisten, joilla on yksinkertaiset poikkileikkaukset.

Läpivientimenetelmää käytetään pääasiassa profiilien valmistuksessa, joiden poikkileikkaukset ovat monimutkaisia. Vahvistusmateriaali johdetaan hartsikylvyn läpi ilman minkäänlaista ohjausta. Tällöin kylvyn sisään- ja ulostulopuolelle asennetaan profiilin muotoa vastaavat reikälevyt. Vahvistusmateriaalit johdetaan aukkojen kautta hartsiin ja sieltä pois. Tällöin valunut hartsi kerätään altaaseen ja pumpataan takaisin hartsiin.

Ruiskutusmenetelmässä rovingit ja matot johdetaan ilman kääntöjä kyllästystyökalun läpi. Tämä työkalu on valmistettavan profiilin muotoinen ja laajenee sisäpuoleltaan. Tähän onteloon ruiskutetaan reaktiohartsia molemmilta puolilta 2–15 barin paineella. Hartsin paremman jakautumisen varmistamiseksi ja niin sanotun ”infeed”-ilmiön välttämiseksi käytetään ohjauslevyjä, jotka syöttävät kyllästetyt kuidut ja kankaat järjestäytyneesti työkaluun.

Tässä vaiheessa ylimääräinen hartsi poistetaan vahvistusmateriaaleista ja palautetaan hartsikylpyyn. Vahvistusmateriaalien hartsikyllästyksen jälkeen ne vedetään lämmitetyn, muotoa antavan teräsmuotin läpi. Työkaluun on integroitu useita erikseen säädettäviä lämmitys- ja jäähdytysvyöhykkeitä. Hartsilla kyllästetty materiaali tiivistyy voimakkaasti muotoilua varten työkalun sisäänmenokohdassa. Hartsi tulee työkaluun kylmänä.

Lämpötilan nousu vakiolämpötilassa pidettävässä teräsmuotissa käynnistää hartsin reaktion. Duroplastinen matriisijärjestelmä muuttuu geelimäiseksi. Tässä vaiheessa profiili muovataan, kalibroidaan lopullisiin mittoihin ja kovetetaan. Kovettumisen yhteydessä vapautuva energia on johdettava pois jäähdytysosuuden kautta. Muovit ovat erittäin huonoja lämmönjohtimia. Tästä syystä on varmistettava, että erityisesti paksuseinäisissä profiileissa profiilin sisälämpötila ei nouse eksotermisen reaktion seurauksena liian korkeaksi, mikä voisi heikentää profiilin mekaanisia ominaisuuksia.

Tämän vaiheen tärkeimmät prosessiparametrit ovat vetonopeudet ja kovettumislämpötila. Muita puolivalmisteiden laatuun vaikuttavia tekijöitä ovat matriisijärjestelmien kutistumiskäyttäytyminen, hartsin viskositeetti ja reaktiokinetiikka sekä kuitupitoisuus, joka voi olla jopa 70 massaprosenttia. Vetolaitteen tehtävänä on vetää profiili ulos muotista. Yleensä tähän käytetään tartuntapareja, jotka tarttuvat profiiliin vuorotellen, vetävät sen ulos ja palaavat sen jälkeen lähtöasentoon (edestakainen vetäminen).

Laminaatin vedettäessä kyllästyskylvyn ja muotin läpi syntyvät vetovoimat voivat olla erittäin suuria, minkä vuoksi laminaatissa on oltava riittävästi rovingeja. Rovingit toimivat käytännössä vetotankojen tavoin. Vetovoimat riippuvat ennen kaikkea poikkileikkauspinta-alasta ja kehästä, tavoitellusta kuitupitoisuudesta, geometriasta, geelivaiheen sijainnista ja laajuudesta työkalussa, vetonopeudesta sekä ohjauskohdista aiheutuvista vastuksista.

Profiilit leikataan haluttuun pituuteen synkronisesti liikkuvalla sahalla. Hartsi (geeliytymisaika) Vahvistusmateriaali