PULTRUSJON

Pultruderingsprosessen er en kontinuerlig produksjonsmetode der forsterkningsfibre eller matter trekkes gjennom et oppvarmet verktøy og herdes. Her skjer formingen samtidig som harpiksen kryssbindes. Pultruderingsprosessen gir maksimal fleksibilitet ved utforming av GFK-profiler. Det er mulig å produsere deler med en bredde på opptil 1200 mm og en høyde på opptil 350 mm. På grunn av den kontinuerlige produksjonen er lengdemålene kun begrenset av transport- eller

transportmuligheter. Roving-spolene og glassmattene er plassert på et spolebord. Rovinget kan trekkes ut fra innsiden eller utsiden. Ved avtrekking fra utsiden via spoler med kulelager og mekaniske bremsemekanismer sikres en presis rovingføring med forspenning. Ved avtrekking fra innsiden føres rovingene umiddelbart bak spolehyllen gjennom et forskjøvet par faste stenger.

Gjennom friksjon blir rovingene forspent. Oppbryting av appreturen og spredning av rovingene. Dersom rovingene trekkes ut uten forspenning, vil de vride seg, noe som vanskeliggjør harpiks- samt redusert styrke i det ferdige profilet. For tilførsel av flate strukturer, som f.eks. fiberduk, matter eller vev, benyttes et ytterligere stativ. Det fortsatt tørre forsterkningsmaterialet føres gradvis sammen gjennom flere omledningsenheter.

For dette formålet føres de ulike materialene gjennom plater med hullmønster som er plassert etter hverandre. Disse hullmønstrene tilnærmer seg stadig mer den ønskede profilformen. Dette sikrer at de ulike tekstilkonstruksjonene føres sammen uten å berøre hverandre. Når de ulike forsterkningsmaterialene befinner seg i riktig rekkefølge, passerer de gjennom impregneringsenheten. Deretter føres de sammen til sin endelige posisjon og ledes inn i verktøyet.

Man skiller mellom tre ulike impregneringsmetoder: I karmetoden føres forsterkningsfibrene inn i harpiksimpregneringsbadet ovenfra og trekkes ut igjen. Selve impregneringen skjer ved hjelp av flere omledningsruller i harpiksbadet. Denne metoden, som også er vanlig i viklingsteknikken, er trolig den mest brukte impregneringsmetoden for produksjon av trådtrukne profiler, spesielt for profiler med enkle tverrsnitt.

Gjennomtrekksmetoden brukes først og fremst ved fremstilling av profiler med kompliserte tverrsnitt. Forsterkningsmaterialet føres gjennom harpiksbadet uten noen form for omledning. Ved inn- og utløpssiden av badet monteres hullplater som har samme form som profilen. Gjennom åpningene føres forsterkningsmaterialene inn i og ut av harpiksbadet. Harpiksen som renner ut, samles opp i et kar og pumpes tilbake til harpiksbadet.

Ved injeksjonsmetoden føres rovngene og mattene uten omledning gjennom impregneringsverktøyet. Dette verktøyet har formen til det profilen som skal fremstilles, og utvider seg på innsiden. Reaksjonsharpiksen sprøytes inn i dette hulrommet fra begge sider med et trykk på 2–15 bar. For å sikre bedre fordeling av harpiksen og for å unngå det såkalte «infeed»-fenomenet, benyttes føringsplater som fører de impregnerte fibrene og vevene ordnet inn i verktøyet.

På dette stadiet fjernes overflødig harpiks fra forsterkningsmaterialene og føres tilbake til harpiksbadet. Etter at forsterkningsmaterialene er impregnert med harpiks, trekkes de gjennom en oppvarmet, formgivende stålform. I verktøyet er det integrert flere separat regulerbare oppvarmings- og kjølesoner. Det harpiksimpregnerte materialet komprimeres kraftig ved verktøyinnløpet for å oppnå formgivning. Harpiksen føres inn i verktøyet i kald tilstand.

Temperaturstigningen i stålformen, som holdes på konstant temperatur, setter i gang reaksjonen i harpiksen. Det duroplastiske matrikssystemet blir gelaktig. I denne fasen formes profilen, kalibreres til sluttmål og herdes. Energien som frigjøres under herding må avledes via en kjølesekvens. Plast er svært dårlige varmeledere. Av denne grunn må man sikre at temperaturen inne i profilen, spesielt ved tykkveggede profiler, ikke blir uakseptabelt høy på grunn av den eksotermiske reaksjonen, og dermed at de mekaniske egenskapene blir påvirket.

De viktigste prosessparametrene i denne fasen er trekkhastighetene og herdetemperaturen. Andre faktorer som påvirker kvaliteten på halvfabrikatene er krympingsatferden til matrikssystemene, harpiksviskositeten og reaksjonskinetikken, samt fiberinnholdet, som kan utgjøre opptil 70 masseprosent. Avtrekksanordningen har til oppgave å trekke profilen ut av verktøyet. Vanligvis brukes det parvis grepere til dette, som vekselvis griper tak i profilen, trekker den ut og deretter kjører tilbake til utgangsposisjonen (resiprokt avtrekk).

Trekkreftene som oppstår når laminatet trekkes gjennom impregneringsbadet og verktøyet, kan være svært høye, og derfor må det være tilstrekkelig mange rovings i laminatet. Rovingene fungerer praktisk talt som trekkankere. Trekkkreftene avhenger først og fremst av tverrsnittsarealet og omkretsen, det ønskede fiberinnholdet, geometrien, plasseringen og utbredelsen av gelfasen i verktøyet, trekkhastigheten og motstanden fra omledninger.

Profilene kuttes til ønsket lengde med en synkronisert sag. Harpiks (geleringstid) Forsterkningsmateriale