PULTRUSIONE

Il processo di pultrusione è un procedimento di produzione in continuo, in cui le fibre di rinforzo o i materassini vengono trascinati attraverso uno stampo riscaldato e induriti. In questa fase avviene la formatura con la contemporanea reticolazione della resina. Il processo di pultrusione garantisce la massima flessibilità nella progettazione di profili in vetroresina. È possibile realizzare pezzi con larghezza fino a 1200 mm e altezza fino a 350 mm. A causa della produzione continua senza interruzioni, le dimensioni in lunghezza sono limitate solo dalle possibilità di spedizione o

modalità di trasporto. Le bobine di roving e i materassini di vetro sono disposti su un telaio portabobine. Il roving può essere srotolato dall’interno o dall’esterno. Nel caso di estrazione dall’esterno, tramite supporti per bobine su cuscinetti a sfere dotati di dispositivi di frenatura meccanici, è garantita una guida precisa del roving con precarico. Nell’estrazione dall’interno, i roving vengono convogliati immediatamente dietro il rack delle bobine tramite una coppia di aste fisse disposte in modo sfalsato.

L’attrito precomprime il roving; rottura dell’appretto e dispiegamento dei roving. Se i roving vengono estratti senza precompressione, si attorcigliano, il che complica l’e una perdita di resistenza del profilo finito. Per l’alimentazione di strutture piatte, come ad esempio non tessuti, stuoie o tessuti, viene utilizzata un’ulteriore rastrelliera. Il materiale di rinforzo, ancora asciutto, viene gradualmente riunito tramite diverse unità di deviazione.

A tal fine, i diversi materiali vengono fatti passare attraverso piastre disposte in serie con motivi forati. Questi motivi forati si avvicinano sempre più alla forma del profilo desiderata. Ciò garantisce che i diversi elementi tessili, senza entrare in contatto tra loro, si dispongano nella corretta configurazione; una volta che i vari materiali di rinforzo si trovano nella giusta disposizione, passano attraverso l’unità di impregnazione. Successivamente vengono riuniti nella loro posizione definitiva e convogliati nello stampo.

Si distinguono tre diversi processi di impregnazione: nel processo a vasca, le fibre di rinforzo vengono introdotte dall’alto nel bagno di impregnazione di resina e poi estratte. L’impregnazione vera e propria avviene tramite diverse pulegge di deviazione all’interno del bagno di resina. Questo procedimento, utilizzato anche nella tecnica di avvolgimento, è probabilmente il metodo di impregnazione più diffuso per la produzione di profili estrusi, in particolare per quelli con sezioni trasversali semplici.

Il processo di trafilatura viene utilizzato soprattutto nella produzione di profili con sezioni trasversali complesse. Il materiale di rinforzo viene fatto passare attraverso il bagno di resina senza alcuna deviazione. A tal fine, sui lati di ingresso e di uscita del bagno vengono montate piastre forate che riproducono la forma del profilo. Attraverso queste aperture, i materiali di rinforzo vengono convogliati all’interno e all’esterno del bagno di resina. La resina che fuoriesce viene raccolta in una vasca e reimmessa nel bagno di resina tramite una pompa.

Nel processo di iniezione, i roving e i materassini vengono fatti passare attraverso lo stampo di impregnazione senza deviazioni. Questo stampo ha la forma del profilo da realizzare e si allarga al suo interno. In questa cavità viene iniettata la resina reattiva da entrambi i lati con una pressione compresa tra 2 e 15 bar. Per una migliore distribuzione della resina e per evitare il cosiddetto «infeed», si utilizzano piastre di guida che convogliano in modo ordinato le fibre e i tessuti impregnati verso lo stampo.

In questa fase la resina in eccesso viene rimossa dai materiali di rinforzo e reimmessa nel bagno di resina. Dopo l’impregnazione con la resina, i materiali di rinforzo vengono fatti passare attraverso uno stampo in acciaio riscaldato che ne determina la forma. Nello stampo sono integrate diverse zone di riscaldamento e raffreddamento regolabili separatamente. Il materiale impregnato di resina viene fortemente compattato all’ingresso dello stampo per la formatura. La resina entra nello stampo allo stato freddo.

L’aumento di temperatura all’interno dello stampo in acciaio, mantenuto a temperatura costante, innesca la reazione della resina. Il sistema a matrice termoindurente assume una consistenza gelatinosa. In questa fase il profilo viene modellato, calibrato alla dimensione finale e indurito. L’energia liberata durante l’indurimento deve essere dissipata tramite un tratto di raffreddamento. Le materie plastiche sono pessimi conduttori di calore. Per questo motivo è necessario assicurarsi che, in particolare nel caso di profili a pareti spesse, la temperatura all’interno del profilo non raggiunga livelli eccessivi a causa della reazione esotermica, compromettendo così le proprietà meccaniche.

I parametri di processo più importanti in questa fase sono le velocità di estrusione e la temperatura di indurimento. Altri fattori che influenzano la qualità dei semilavorati sono il comportamento di ritiro dei sistemi matrice, la viscosità della resina e la cinetica di reazione, nonché il contenuto di fibre, che può arrivare fino al 70% in massa. Il dispositivo di estrazione ha il compito di estrarre il profilo dallo stampo. Solitamente a tale scopo si utilizzano coppie di pinze che afferrano il profilo in modo alternato, lo estraggono e successivamente lo riportano nella posizione iniziale (estrazione alternata).

Le forze di estrazione che si generano durante il passaggio del laminato attraverso il bagno di impregnazione e lo stampo possono essere molto elevate; pertanto, nel laminato devono essere presenti una quantità sufficiente di roving. I roving agiscono praticamente come tiranti. Le forze di trazione dipendono principalmente dall’area della sezione trasversale e dalla circonferenza, dal contenuto di fibre desiderato, dalla geometria, dalla posizione e dall’estensione della fase gelatinosa nello stampo, dalla velocità di trazione e dalle resistenze dovute alle deviazioni.

Con una sega che gira in sincronia, i profili vengono tagliati alla lunghezza desiderata. Resina (tempo di gelificazione) Materiale di rinforzo