با توجه به نیاز روز افزون صنایع شیمیایی، نفت و گاز، برق و ساختمان به استفاده از محصولات با دوام، مقرون به صرفه و مدرن جهان، شركت فراپاكس شيراز به عنوان يك مجموعه پيشگام و دانش بنیان در صنعت كامپوزيت کشور افتخار دارد تا با در اختیار گرفتن فن آوری های نوین تأمین کننده نیاز صنایع کشور باشد. این شرکت با به بکارگیری فن آوری پالتروژن توانسته است تا با تولید محصولاتی نظیر پروفیل، تیر، میلگرد، سینی کابل، هندریل و گریتینگ از جنس (GRP Glass / fiber Reinforced Plastic)، ضمن ارائه راهکارهای مبارزه با خوردگی و صیانت از انرژی گام موثری در جهت بهره‌وری اقتصادی کشور بردارد.

تکنولوژی پالتروژن

پالتروژن از جمله روش‌های سریع تولید کامپوزیت‌های تقویت شده با الیاف پیوسته می‌باشد که به کمک آن می‌توان انواع پروفیل کامپوزیتی با مقطع ثابت را با سرعت بالا تولید نمود. این روش اولین بار در سال 1951 به کار گرفته شد. به دلیل وجود درصد بالای الياف و آرایش طولی الياف محصولات تولیدی به این روش دارای استحکام بسیار بالا، وزن کم و عمر طولانی به ویژه در محیط‌های شیمیایی می‌باشند. . اين فرايند تا حدودي مشابه فرايند اكستروژن پلاستیک‌ها و توليد پروفیل‌های پلاستيكي است.

فرایند تولید کامپوزیت به روش پالتروژن

مرحله اول : ورودي الياف

الياف تقويت كننده‏ به شكلي هستند كه بطور پيوسته فرآيند امكان پذير باشد. قفسه الياف پيوسته، اولين قسمت خط فرآيند مي‏باشد. بعد از قفسه الياف، قفسه نمد الياف شيشه یا پارچه‌ها سطح قرار دارد. حركت الياف از ناحیه آغشته ‏سازي مي‏بايست كنترل شود تا از هرگونه پيچش و گره و آسيب محفوظ بماند. این کار مي‏تواند توسط راهنماهاي فلزي، سراميكي و يا تفلوني انجام ‏شود.

مرحله دوم : حمام آغشته سازی

آغشته سازی الياف تقويت كننده از اصول فرآيند پلتروژن مي‌باشد. غوطه‏‌وري در حمام يك راه براي اين كار است. در اين روش الياف از رو و زير ميله‌‏هاي آغشته سازی عبور داده مي‏شوند تا از هم باز، و به رزين آغشته گردند. معمولاً در ساخت پروفیل‌های پيچيده، بعد از حمام و قبل از قالب، از صفحاتي براي شكل دادن به الياف آغشته به رزين، استفاده مي‏‌كنند. پوشش اين صفحات بايد از جنسي مناسب باشد تا از وارد ساختن هرگونه تنش به الياف آغشته ضعيف شده، جلوگيري به عمل آيد. معمولاً اين قطعات از جنس تفلون، پلي‏ اتيلن با جرم مولكولي بسيار بالا، فولاد با پوشش كرم و يا آلياژهاي مناسب فولادي مي‏باشند.

مرحله سوم : قالب

قالب پلتروژن، قلب اين فرايند محسوب مي‏شود. چرا كه دما، كنترل كننده سرعت واكنش پخت، محل پخت رزين در قالب و شدت گرماي حاصل از پخت رزين مي‏باشد. قالب مورد استفاده معمولاً فولادی و دارای طول 30 الی 155 سانتیمتر است.

مرحله چهارم: گيره و كشش

حداقل 3 متر فاصله بين خروجي قالب و محل كشش مي‏بايست تعبيه شود تا قطعه فرصت سرد شدن پيدا كند و در برابر فشار گیره كشش تغيير شكل ندهد. سه روش براي كشش مرسوم است؛ كشش رفت و برگشتي متناوب، كشش رفت و برگشتي پيوسته و كشش توسط سيستم تسمه نقاله‏اي.

مرحله پنجم: برش

هر خط پیوسته پلتروژن احتياج به يك سيستم برش دارد تا طول‌های مناسب از قطعه تحويل شود. هردو روش برش خشك و تر قابل استفاده مي‏باشند. ولي در هر حال تيغه برش مي‏‌بايست الماسه باشد. در صورتی که سرعت خط بالا باشد، تيغه برش همراه پروفيل حركت مي‏كند.

مواد اولیه

با توجه به خواص مورد نظر، می‏توان از الياف و رزین های مختلفي استفاده نمود. الياف تأمين كننده خواصی چون استحكام كششي و ضربه، سفتي و مانند آن مي‏باشند ولي رزين تأمين کننده خواص فيزيكي مانند آتش‌گیری، مقاومت در برابر شرايط جوي، هدايت حرارتي و مقاومت شيميايي مي‏‌باشند. براي بهبود خواص نيز از انواع افزودني‏ها استفاده مي‌‏شود.

الياف:

در حقیقت الیاف بخش تقویت کننده (Reinforcement) کامپوزیت را تشکیل میدهند. در انتخاب الياف سه ويژگي مورد بررسي قرار مي‏گيرد:

1. نوع الياف( شيشه، آراميد و كربن)

2.شكل الياف (Roving, Mat, Fabrics)

3. آرايش الياف (چگونگی قرارگیری آنها در کنارهم)

الياف شيشه مرسومترین نوع الياف مورد مصرف مي‏باشند. الياف شيشه نوع الكتريكي ( E-grade )، استحكام كششي حدود 3450Mpa و مدول كششي 70Gpa و ازدياد طول 3 تا %4 دارند و با قطر و وزن مختلف در دسترس مي‏باشند. سطح الياف نيز متناسب با رزين كاربردي پوشش داده شده‏اند. براي كاربردهاي خاص مي‏توان از الياف نوع S يا R استفاده نمود.

رزین:

رزین بخش زمینه یا ماتريس پليمري (Matrix) کامپوزیت را تشکیل می‌دهند. غالباً در تولید کامپوزیت به روش پلتروژن از رزین های پلي استر غير اشباع (هر دو نوع ايزو و ارتو فتاليك) استفاده می‌شود. پلي استر مورد مصرف در فرآيند پلتروژن بايد امكان ژل شدن و پخت سريع را داشته باشد تا قطعه از قالب جدا شود و بيرون كشيدن آن به سهولت انجام پذيرد. ويسكوزيته رزین های معمول پلتروژن 500cP مي‏ باشد. در مواقعی که نیاز به تولید محصولی با مقاومت خورندگي، خواص مكانيكي و حرارتي بهتري مي‏باشد، بسته به شرائط از رزین های ونیل استر و اپوکسی استفاده می‌شود.

مواد افزودني

در فرآيند پلتروژن پر کردن قالب اهميت فراواني دارد. براي اين منظور از پركننده‏ یا فیلرها استفاده مي‏ شود. از معمول‌ترین فيلرها، كربنات كلسيم، سيليكات آلومينيم و هيدروكسيد آلومينيم را مي‏توان نام برد. با توجه به ويسكوزيته فرمولاسيون، تا 50 درصد وزني فيلر استفاده مي‏شود. به منظور جدا شدن قطعه از قالب، مي‏بايست از يك عامل جداساز ( release agent ) استفاده شود. اين عامل نبايد كاملاً ناسازگار با رزين باشد و همچنين سازگاری آن به حدی نباشد كه به سطح قطعه مهاجرت نكند. در فرآيند پلتروژن مي‏توان از انواع رنگ‌دانه‌ها، افزودني‏هاي بهبود خواص حرارتي و ساير مواد مرسوم در صنعت كامپوزيت استفاده نمود.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی پروفیل‌های GRP تولید شده به روش پالتروژن در مقایسه با محصولات مشابه

مشخصات فیزیکی و شیمیایی
GRP
تولید شده به روش پالتروژن
 PVC سخت فولاد کربنی فولاد ضد زنگ چوب
وزن مخصوص  1.8  1.38  7.8 7.92  0.52 
رسانایی دمایی   24.4 6.4 1220 732  0.4 
ضریب انبساط خطی   5.2 37  8 10   1.7
حداکثر دمای کاری   130 55  600  600  160 
مقاومت در برابرشعله  خوب  ضعیف  بسیار خوب   بسیار خوب ضعیف  
 اسید  خوب  خوب ضعیف    بسیار خوب ضعیف  
باز   خوب نسبتاُ خوب  خوب   بسیار خوب ضعیف  
حلال ها  نسبتاُ خوب  ضعیف   خوب  بسیار خوب  نسبتاُ خوب 
محیط های ساحلی  بسیار خوب  خوب  ضعیف   بسیار خوب  نسبتاُ خوب 
در معرض فضای بیرونی  بسیار خوب  ضعیف   نسبتاُ خوب  بسیار خوب   نسبتاُ خوب
فاضل آب  بسیار خوب  خوب  ضعیف   بسیار خوب  نسبتاُ خوب 
طوفان  خوب  ضعیف    نسبتاُ خوب بسیار خوب   نسبتاُ خوب