Pultrusion: Kontinuierliches Formverfahren für Hochleistungs-Faserverstärkte Polymere

Der Pultrusionsprozess*

Pultrusion ist eine kontinuierliche, hochgeschwindige Formtechnik, die Faserverstärkung – wie Glasfaser-Roving, Matten oder Gewebe – mit Polyester- oder anderen Duroplast-Harzmatrizen kombiniert. Die gewählte Verstärkung wird durch ein Harzbad gezogen, um gründliche Imprägnierung zu gewährleisten. Die benetzten Fasern werden dann in die gewünschte Geometrie geformt und in ein beheiztes Stahlwerkzeug gezogen. Im Werkzeug wird die Temperatur präzise kontrolliert, um das Harz auszuhärten, sodass das Laminat in der exakten Form des Werkzeugs erstarrt, während die Maschine das Profil kontinuierlich vorwärts zieht.

Prozessvorteile

• Unübertroffene Designflexibilität: Pultrudierte Profile können einfach oder hochkomplex sein, eliminieren Nachmontageschritte.
• Konsistente Qualität: Der kontinuierliche Prozess limitiert Längenvariationen auf Versandbeschränkungen und liefert einheitliche Farbe im Querschnitt, reduziert Lackierbedarf.
• Optimierte Leistung: Durch strategisches Platzieren von Hochleistungsverstärkungen können Hersteller spezifische Festigkeitseigenschaften auf die Applikation zuschneiden.

Verwendete Rohmaterialien

1) Harz – Hochleistungspolyesterharze werden mit Füllstoffen, Katalysatoren, UV-Inhibitoren und Pigmenten gemischt, um eine Matrix zu schaffen, die Fasern bindet und Korrosionsbeständigkeit sowie andere geforderte Eigenschaften verleiht. Jede Mischung ist auf spezifische Applikationsbedürfnisse formuliert. Roving und Matten bestimmen weitgehend die finalen physikalischen Eigenschaften.

2) Roving – Glasfaser-Roving liefert die dominante Längsfestigkeit. Menge und Platzierung werden im Design definiert und beeinflussen direkt die Performance des Fertigprodukts. Roving liefert auch die Zugfestigkeit, um die anderen Verstärkungen durch das Werkzeug zu ziehen, essenziell für Profildesign.

3) Matte – Endlosstrangmatte bietet einen ökonomischen Weg zu hohen Quereigenschaften. Matte und Roving werden geschichtet, um die Kernkomposition der meisten pultrudierten Verbunde zu bilden. Das Matte-zu-Roving-Verhältnis kontrolliert die Balance zwischen Quer- und Längseigenschaften.

4) Vlies – Da Pultrusion bei niedrigem Druck operiert, sitzen Glasfaserverstärkungen oft nahe der Oberfläche, was Aussehen, Korrosionsbeständigkeit und Handling beeinflusst. Oberflächenvliese – typischerweise A-Glas oder Polyester – können hinzugefügt werden, um die Verstärkung von der Oberfläche wegzuschieben und ein harzreiches Finish zu schaffen.

5) Gewebte und genähte Stoffe – Wenn der gewünschte Eigenschaftsmix mit Standard Matte-Roving-Konstruktion nicht erreicht werden kann, können ausgewählte Stoffe – balanciert, hoch longitudinal, hoch quer, oder ±45° Multi-Ply – allein oder mit Matte und Roving eingebaut werden. Diese Stoffe erhöhen Kosten, liefern aber die geforderte Performance.

6) Andere Verstärkungsmaterialien – Carbon- und Aramidfasern werden ebenfalls genutzt, entweder als Roving oder Gewebe, oder kombiniert mit Glasfaser. Diese Hochmodulfasern fügen substanzielle Steifigkeit hinzu. Designs, die sie integrieren, müssen höhere Kosten berücksichtigen und auf optimale Performance abzielen.

*Dieser Blogpost ist einem Design-Handbuch entnommen.

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