مقدمه
Pultrusion فرآیندی است که غالباً برای تولید مواد ارزان قیمت با کیفیت مناسب و حجم تولید صنعتی متوسط به بالا به کار می رود (علی الخصوص در صنایع نظامی). در این فرآیند کسر حجمی الیاف از متوسط رو به بالاست.
این فرآیند اولین بار در سیستم الیاف شیشه (E-Glass) و رزین پلی استر به کار گرفته شد که علت این امر سبکی، مقاومت در برابر خوردگی و رسانایی الکتریکی کم این سیستم بود. با پیشرفت در زمینه Pultrusion، امروزه علاوه بر سیستم ذکر شده از الیافی نظیر S-glass، Kevlar، کربن و رزین های اپوکسی، فنولیک و ترموپلاستیک ها نیز به عنوان سیستم کامپوزیتی استفاده می شود. استفاده از ان روش در تولید وسایل لازم در صنایع هوا فضا، حمل و نقل، لوازم ورزشی و تجهیزات پزشکی بسیار مرسوم است.
با استفاده از این فرآیند عموماً قطعات با اشکال ساده تولید می شوند به عنوان مثال:
? Rods
? Angles
? Clips
? I-beams
? Panels
? Plates

بررسی کلی فرآیند Pultrusion
فرآیند پالتروژن در حالت کلی سه مرحله دارد:
1- آماده سازی عامل تقویت کننده (Preforming Reinforcing Materials)
2- آغشته سازی الیاف با رزین (Impregnating The Preform With Resin)
3- پخت (Curing) و تولید Laminate جامد
جهت بارگذاری روی الیاف می تواند transverse,Iongitudinal و یا Off- axis می باشد. برای رسیدن به خواص و کارایی های مورد نیاز هنگام آماده سازی الیاف (مرحله اول) می توان با تکنیک هایی از قبیل به کارگیری مخلوط هیبریدی از الیاف و روش هایی از قبیل In- line weaving و filament winding تولید کرد.
از موارد حائز اهمیت در ضمن این فرآیند کنترل پروفایل های دما و فشار جهت پخت مناسب رزین است. پروفایل دما به وسیله المنتهای گرمایشی که در طول قالب قرار دارد کنترل می شود. توجه به کنترل دما و فشار از مهمترین عوامل در فرآیند Pultrusion است که روی فاکتورهایی چون Pulling Force و در نهایت بر روی خواص نهایی محصول اثر گذار است.
الیاف از روی میله قرقره ها به درون حمام رزین (جهت آغشته شدن) کشیده می شوند و سپس از قالبی گرم عبور میکنند. قالب آغشته شدن الیاف را کامل کرده، مقدار رزین و پخت مواد در شکل نهاییشان را نیز همانگونه که از درون قالب عبور می کنند، کنترل می کند. قطعات طولی پخت شده به طور اتوماتیک به اندازه مشخص بریده می شوند. انواع پارچه نیز ممکن است در این روش، برای فراهم آوردن جهت های دیگر الیاف به غیر از صفر درجه، مصرف شوند. اگر چه کشش رانی فرآیندی پیوسته برای تولید قطعات طولی با سطح مقطع ثابت می باشد، شکل دیگر شناخته شده به صورت شکل دهی کششی است که اجازه بعضی تغییرات تعریف شده برای سطح مقطع را می دهد. در این فرآیند مواد از درون قالب برای آغشته شدن کشیده می شوند و سپس آنها را در درون قالب برای پخت مجتمع می کنند. چنین وضعی شرایط فرآیند غیر پیوسته را فراهم میاورد که البته همراه با تغییرات کوچک در سطح مقطع می باشد. در این فرآیند از رزینهای نظیر: اپوکسی ها، پلی استرها، وینیل استرها و فنولیک ها استفاده می شود.
مزایای اصلی این روش عبارتند از:
? این شیوه به خاطر سرعت بالا در آغشته کردن و پخت محصولات، اقتصادی می باشد.
? درصد مصرف رزین در سازه به دقت قابل کنترل می باشد.
? به خاطر استفاده از الیاف به صورت ریسمان (ساده ترین حالت الیاف)، قیمت الیاف مصرفی در حداقل ممکنه قرار دارد.
? به جهت دستیابی به بالاترین حد درصد الیاف موجود و همچنین استفاده از الیاف طولی در تمام سازه، خواص ساختی خیلی خوبی حاصل می شود.
? فضای آغشته شدن رزین می تواند بسته باشد بنابراین انتشار مواد فرار نیز محدود می شود.
معایب اصلی:
? محدود بودن قطعات با سطح مقطع ثابت و نسبتاً ثابت
? هزینه گرمایشی قالب دستگاه زیاد است.
در بعضی مواقع Preheating جهت بهبود curing و بهتر آغشته شدن الیاف (wetting) به کار می رود. برای این منظور از روش های دیگری چون Radio Frequency) ) RF و گرمادهی القایی نیز می توان استفاده کرد. زمان گرمادهی در طی این فرآیند از طریق سرعت کشیده شدن از بین die کنترل می شود.
این فرآیند از تکنیک های مختلفی برای تولید قطعات استفاده می کند. از روش تولیدی مرسوم حمام رزین (Wet-Bath) است که البته نقصهایی دارد. از جمله کاربری آن با رزین های high performance مثل فنولیک یا اپوکسی ها بسیار مشکل است. برای حل این قبیل مسائل می توان حمام رزین را از خط تولید حذف کرد و بجای آن رزین را از درون لوله های تحت فشار بصورت پیوسته به درون قالب پمپ کرد. این تکنیک را می توان به عنوان هیبرید RTM و Pultrusion در نظر گرفت. این روش امکان مخلوط کردن رزین در ضمن فرآیند، Preheating رزین جهت کاهش ویسکوزیته، امکان استفاده از رزین های با Pot Life بسیار کوتاه و نیز بهبود فاکتورهای زیست محیطی و سلامتی را فراهم می کند.
پالتروژن رزین های ترموپلاستیک
مشکل اصلی رزین های ترموپلاستیک ویسکوزیته بالای آنها و همچنین دمای بالای آنها و همچنین دمای بالای مورد نیاز برای فرآیند می باشد. به عنوان مثال دمای لازم برای بعضی از رزین های ترموپلاستیک که در صنایع هوافضا استفاده می شود، بیش از 750 درجه فارنهایت است در حالی که برای رزین ترموست بین 250 تا 400 درجه فارنهایت است.
? همچنین ویسکوزیته مواد ترموپلاستیک در این دما بیش از 1000000cp است در حالی که برای رزین های ترموست در حد چند صد سانتی پواز است.
? برای استفاده از رزین های ترموپلاستیک در این فرآیند از روش هایی همچون prepreg sheet استفاده می شود. استفاده از prepreg ها این ایراد را دارد که فقط برای تبدیل به هندسه های ساده مفید هستند.
عوامل موثر در فرآیند پالتروژن
? Pulling force
? Resin tempreture
? Injection pressure
? Tempreture
? Line speed


مشکل اصلی در مقاوم سازی الیاف در فرآیند پالتروژن از حرکت پیوسته و ثابت Iaminate نشأت می گیرد و این که تحت نیروهای کششی مونتاژ می شود. این مسئله در الیاف تک جهته خیلی مشکل ساز نیست بلکه برای اشکال و کاربردهای پیچیده تر اهمیت دارد که اگر کنترل نشود Iaminate ها در درون و بیرون قالب دچار تغییر شکل پس از تولید قطعه خواهند شد.


دو مشخصه مهم از فرآیند پذیری یک محصول کامپوزیتی از طریق Pultrusion عبارتند از:
1. نیروی کشش لازم جهت حرکت steady در طول سیستم (از جمله تفاوت های فرآیند Pultrusion با سایر فرآیندهای شکل دهی کامپوزیت ها در این است که حرکتی پیوسته برای الیاف وجود دارد. در حالیکه در بسیاری از فرآیندها حالت Batch و یا Semi- Continuous حاکم است.)
2. رفتار فشاری الیاف به کار رفته در Iaminate

منبع: نشریه PET (شماره چهارم)