¿Por qué la pultrusión es el proceso preferido para perfiles de fibra de vidrio de alta-precisión?
La pultrusión es un proceso continuo para producir perfiles compuestos. Se trata de impregnarfibra de vidriomechas y otros materiales de refuerzo continuos, como tapetes de poliéster, sobre un andamio con resina. Luego, la resina se pasa a través de un molde que mantiene una forma de sección transversal específica, se cura dentro del molde y se extruye continuamente para formar productos pultruidos. Este es un proceso de producción automatizado.
Los productos fabricados mediante el proceso de pultrusión tienen una mayor resistencia a la tracción que el acero ordinario. La capa superficial rica en resina-también proporciona una excelente resistencia a la corrosión, lo que la convierte en la mejor alternativa al acero en entornos corrosivos. Es ampliamente utilizado en transporte, ingeniería eléctrica, aislamiento eléctrico, industria química, minería, ingeniería marina, construcción naval, ambientes corrosivos y diversas aplicaciones domésticas y civiles.
Flujo del proceso de moldeo por pultrusión: los procesos de pultrusión se presentan en muchas formas y se pueden clasificar de muchas maneras. Estos incluyen procesos intermitentes y continuos, procesos verticales y horizontales, procesos húmedos y secos, tracción sobre orugas y abrazaderas, curado en-molde y gelificación en-molde sin-curado-de molde, y métodos de calentamiento como calentamiento eléctrico, calentamiento por infrarrojos, calentamiento de alta-frecuencia, calentamiento por microondas o una combinación de estos métodos.
El flujo típico del proceso de pultrusión es el siguiente: Disposición de mecha de fibra de vidrio – Impregnación – Preformado – Moldeo por extrusión y curado – Tracción – Corte – Producto terminado
Componentes del equipo de pultrusión:
1. Sistema de transporte de material de refuerzo: como mechera, dispositivo de extensión de estera, orificios para mecha, etc.
2. Impregnación de resina: el método de impregnación de ranura recta es el más utilizado. Durante todo el proceso de impregnación, las fibras y esteras deben estar dispuestas con mucho cuidado.
3. Preformado: El material de refuerzo impregnado pasa a través del dispositivo de preformado, siendo transportado cuidadosa y continuamente para asegurar sus posiciones relativas, acercándose gradualmente a la forma final del producto y extruyendo el exceso de resina antes de ingresar al molde para su moldeo y curado.
4. Molde: El molde se diseña bajo condiciones definidas del sistema. Según la curva exotérmica de curado de la resina y las propiedades de fricción entre el material y el molde, el molde se divide en tres zonas de calentamiento diferentes, cuya temperatura está determinada por las propiedades del sistema de resina. El molde es la parte más crítica del proceso de pultrusión; la longitud típica del molde oscila entre 0,6 y 1,2 metros.
5. Dispositivo de tracción: El dispositivo de tracción en sí puede ser un extractor de orugas o dos dispositivos de sujeción alternativos para garantizar un movimiento continuo.
6. Dispositivo de corte: El perfil se corta a la longitud requerida mediante una sierra de corte sincrónica que se mueve automáticamente.
La función del troquel de moldeo es lograr la compactación, moldeado y curado de la preforma. Las dimensiones de la sección transversal-de la matriz deben tener en cuenta la tasa de contracción del moldeo de la resina. La longitud del troquel está relacionada con la velocidad de curado, la temperatura del troquel, el tamaño del producto, la velocidad de pultrusión y las propiedades del material de refuerzo, y generalmente es de 600 a 1200 mm. Es necesario un alto acabado superficial en la cavidad del troquel para reducir la fricción, prolongar la vida útil y facilitar el desmolde. Generalmente se utiliza calefacción eléctrica; El calentamiento por microondas se utiliza para materiales compuestos de alto-rendimiento. Se requiere un dispositivo de enfriamiento en la entrada del troquel para evitar el curado prematuro del adhesivo. El proceso de impregnación controla principalmente la densidad relativa (viscosidad) del adhesivo y el tiempo de impregnación. Sus requisitos y factores que influyen son los mismos que los del preimpregnado.
El proceso de curado y moldeado controla principalmente la temperatura de moldeo, la distribución de la temperatura del troquel y el tiempo que el material pasa a través del troquel (velocidad de pultrusión). Este es el proceso clave en el moldeo por pultrusión. Durante la pultrusión, el preimpregnado sufre una serie de complejos cambios físicos, químicos y fisicoquímicos a medida que pasa a través del molde, que en gran medida no están claros. En términos generales, el molde se puede dividir en tres zonas según el estado del preimpregnado a su paso. El material de refuerzo pasa a través del molde a una velocidad constante, mientras que la resina se comporta de manera diferente. En la entrada del molde, la resina se comporta aproximadamente como un fluido newtoniano; la resistencia viscosa entre la resina y la pared interior del molde reduce su velocidad de avance, volviendo gradualmente a un nivel comparable al de la fibra a medida que aumenta la distancia desde la superficie interior del molde.
A medida que el preimpregnado avanza, sufre una-reacción de reticulación al calentarse, su viscosidad disminuye, su resistencia viscosa aumenta y comienza a gelificarse, ingresando a la zona de gel. Poco a poco se endurece, encoge y se desprende del molde. La resina avanza uniformemente con la fibra a la misma velocidad. En la zona de curado, continúa curando bajo calor, asegurando que se logre el grado de curado especificado al desmoldar. La temperatura de curado suele ser más alta que el valor máximo del pico exotérmico de la resina, y la temperatura, el tiempo de gel y la velocidad de tracción coinciden.
La temperatura de la zona de precalentamiento debe ser relativamente baja y la distribución de temperatura debe controlarse de modo que el pico exotérmico de curado aparezca ligeramente más tarde en el medio del molde, con el punto de desprendimiento controlado en el medio del molde. La diferencia de temperatura entre las tres secciones debe controlarse entre 20 y 30 grados, y el gradiente de temperatura no debe ser demasiado grande. También se debe considerar el efecto de la reacción de curado exotérmica. Normalmente, se utilizan tres pares de sistemas de calefacción para controlar la temperatura de cada una de las tres zonas.
La fuerza de tracción es crucial para garantizar un desmolde suave. La magnitud de la fuerza de tracción depende del esfuerzo cortante interfacial entre el producto y el molde. La tensión cortante disminuye al aumentar la velocidad de tracción, exhibiendo tres picos en la entrada, el medio y la salida del molde. El pico en la entrada es causado por la resistencia viscosa de la resina en ese punto. Su magnitud depende de las propiedades del fluido viscoso de resina, la temperatura de entrada y el contenido de relleno. Dentro del molde, la viscosidad de la resina disminuye al aumentar la temperatura y el esfuerzo cortante disminuye. A medida que avanza la reacción de curado, aumentan la viscosidad y el esfuerzo cortante. El segundo pico corresponde al punto de liberación y disminuye significativamente al aumentar la velocidad de tracción. El tercer pico está a la salida, generado por la fricción entre el producto curado y la pared interior del molde, y su valor es relativamente pequeño. La fuerza de tracción es muy importante en el control de procesos. Para lograr una superficie lisa del producto, la tensión cortante en el punto de liberación (el segundo pico) debe ser pequeña y el producto debe liberarse del molde lo antes posible. Los cambios en la fuerza de tracción reflejan el estado de reacción del producto en el molde y están relacionados con el contenido de fibra, la forma y el tamaño del producto, el agente desmoldante, la temperatura, la velocidad de tracción, etc.
