PROSESİN GENEL TANIMI
1940’ların sonundan itibaren “Pultruzyon” prosesi başlıca iki tür ürün elde etmek üzere kullanılmıştır : Rijit çubuk ve lamalar ; boru, kanal, kiriş gibi endüstriyel profil şekilleri. Pultruzyon yöntemi, malzemenin kalıp boyunca çekilerek üretilmesi dışında, alüminyum ve termoplastikler için kullanılmakta olan ekstrüzyon prosesine benzemektedir. “Pultruzyon” da cam elyafı takviyesi olarak kullanılan devamlı fitil (WR3) dokunmuş fitil, keçe veya bunların kombinasyonlarından bir veya birkaçı tercih edilerek, önce termoset reçine banyosundan, sonra da bir dizi şekillendirme kılavuzundan geçirilir. Isıtılmış çelik kalıp içinden geçirilerek, belirlenen kesitte sertleşmesi sağlanır. fiekillendirme kılavuzları, reçinenin cam takviye malzemesine en yüksek düzeyde penetrasyonunu sağlamak amacı ile kullanılır. Kalıptan çıkan ürün kesme aparatları aracılığıyla istenilen uzunluklarda kesilir. Pultruzyon yöntemi, düşük işgücü gerektirmektedir. Üretim hızı genel olarak dakikada 0.6 m.-1.2 m. olup, çekilen parçanın uygun yapıya sahip olması halinde 3 m. hıza kadar yükselebilen otomatik bir prosestir.
REÇİNELER
Kullanılan reçinelerin %90’ı pultruzyon polyester (CE 266 N 12, CE 67 HV 4) ve vinil reçinelerdir. Epoksiler ve son zamanlarda fenolik reçineler spesifik performans özellikleri aranan ürünlerin kalıplanmasında kullanılmaktadır. Fenolik reçineler, “pultruzyon” yöntemiyle üretilen ürünlere yanmazlık ve düşük duman yayma özellikleri kazandırırken, epoksiler yüksek mukavemet, daha yüksek ısı dayanımı ve elektriksel özelliklerde yüksek performans sağlarlar. Mühendislikte kullanılan termoplastiklerin bu yöntemde bir kaç uygulaması olmasına rağmen, günlük uygulamalar için kullanılan termoplastiklerin geliştirme çalışmaları devam etmektedir.
KATKILAR VE DOLGU MALZEMELERİ
Katkılar ve dolgu malzemeleri, spesifik özellikler elde etmek, üretim karakteristiklerini geliştirmek ve maliyeti düşürmek amacıyla “Pultruzyon” yönteminde kullanılmaktadır. Başlıca kullanılan üç adet dolgu malzemesi şöyledir:
Kalsiyum karbonat; maliyeti düşürür.
Kil; korozyon dayanımı istenen uygulamalarda kullanılır.
Alüminyum trihidrat; elektriksel izolasyon sağlar.
Daha yakın geçmişte, hem geri dönüştürülmüş SMC hem de külden elde edilen dolgu malzemeleri bazı pultruzyon profillerinde ara malzeme oluşturacak şekilde kullanılmıştır. Bu teknik, profilin rijitlik özelliklerini arttırdığı gibi maliyeti de olumlu etkileyen sandviç bir yapı sağlamıştır. Katkılar; kalıp ayırıcılar, hassas profil sağlayıcı katkılar ve ısıl çekmeyi engelleyici kimyasallardan oluşmaktadır.
TAKVİYELER
Bir çok tipte takviye malzemesi kullanılır:
• Tek uçlu veya çok uçlu fitiller ve karbon elyafı
• Bükümlü veya tekstürize fitiller
• Kontinü keçeler
• Yüzey keçeleri, cam ve karbon elyafından tüller
• Örgü kumaşlar ve dikişli veya dokunmuş ürünler
EKİPMAN
Ticari olarak kullanılabilir bir pultruzyon prosesinde ekipman şöyledir:
• Takviye malzemelerinin depolanması ve dağıtımı için keçe ve fitil sehpaları.
• Takviye malzemelerinin ıslanmasını sağlayan reçine banyoları. (Bazı uygulamalar için ayrıca bir reçine enjeksiyon birimi de gerekli olmaktadır.)
• Takviye malzemesini kalıbın şekline göre ön şekillendirmeye tabi tutan ve reçinenin fazlasını ayıran şekillendirme kılavuzları.
• Operatörün kalıp sıcaklıkları, çekme hızı,çekme biçimi (devamlı veya kesikli), kesme uzunlukları gibi tüm makine fonksiyonlarını kontrol edebileceği kontrol paneli.
• Çekilen takviye malzemelerini istenilen uzunlukta kesmek için kesme bıçakları ve kesim sırasında oluşan tozları otomatik olarak toplayacak bir aspiratör sistemi.
NOT: Ürün özelliklerine göre sertleşmeyi artırmak ve yapısal malzemeler kullanarak sandviç konstrüksiyonlu profil çekebilmek amacıyla sisteme RF’li (radyo frekansı) ön ısıtma ekipmanı, çevresel sarma ekipmanı ve diğer özel ekipmanlar ilave edilebilir.
PULTRUZYON KALIPLAMANIN AVANTAJLARI
Pultruzyon, yönlendirilmiş elyaf kullanılan bir prosesdir. Elyafın büyük bir kısmı optimum çekme dayanımı elde edecek yönde boyuna yerleştirilirken,bir kısım elyaf da istenen ürün özelliklerini sağlayacak şekilde farklı yönde düzenlenebilir. Düşük işçilik gerektiren büyük ölçüde otomatikleştirilmiş bir prosestir. İşcilik maliyeti satış fiyatının %5-10’u arasındadır. Pultruzyon yönteminde ekipman yatırım masraşarının diğer yüksek hacimde üretim yapılan yöntemlerle kıyaslandığında düşük olduğu görülmektedir. Tüm bu unsurlar, orta-yüksek hacimli uygulamalar için pultruzyon yöntemini ekonomik kılmaktadır.
PULTRUZYON KALIPLAMANIN DEZAVANTAJLARI
Pultruzyon prosesinde elyafın büyük bölümü çekme dayanımı sağlayacak yönde yerleştirildiğinden, genellikle çapraz yönde mukavemet düşüktür. Genel olarak çapraz yönlerde elde edilen özellikler, gerçek çekme dayanımının -25’idir. Buna rağmen örgü, dikişli ve dokunmuş kumaşların artan kullanımı,pultruzyon yöntemini bazı yapısal uygulamalarda izotropik (özelliklerin her yönde aynı) özellikler sağlayabilecek hale getirmiştir. Pultruzyon ürünleri genellikle rekabet halinde oldukları malzemelerle aynı rijitlik değerlerine sahip değillerdir
PULTRUZYON UYGULAMALARI
Ekonomik olması ve bir çok pazar tarafından kullanılması sayesinde, en hızlı ilerleme gösteren kompozit üretim yöntemidir. Önceleri elektrik ve eğlence sektörlerinde daha yaygın olmasına rağmen korozyon, inşaat, otomotiv ve havacılık pazarlarında da kullanımı yaygınlaşmıştır. Alt yapı uygulamalarında da kullanımı artmaktadır. En hızlı gelişim gösteren pazarlardan bir tanesi korozyon uygulamalarıdır. Bu sektörde, hafişik ve kimyasal dayanım özelliklerine sahip profiller; su ve atık su temizleme tesisleri; kimyasal üretim tesisleri; ve diğer bazı endüstriyel uygulamalarda da olduğu gibi, yapısal bütünlük sağlamaktadır. Tasarım mühendisleri 100’ün üstünde standart yapısal şekil kullanarak, örneğin; merdiven, trabzan, parmaklık, kablo döşeme sistemleri ve geleneksel malzemelerden yapılan diğer profilleri kullanarak yapabildikleri tasarımları bu kalıplama yöntemi ile üretilmiş profillerle tasarlayabilmektedirler. Kapı ve pencerelerin pultruzyon yöntemiyle üretilmesiyle inşaat pazarı hareketlilik kazanmıştır. Mükemmel ısı yalıtımı ve düşük ısıl genleşme katsayısıyla kompozit malzemelerden yapılmış pencereler büyük ısıl değişimlerde ahşap malzemeyle kıyaslandığında, hava ve su sızdırmazlıkta son derece yüksek performans göstermektedir. Ahşap malzeme kullanı m maliyetinin bu açıdan yüksek olması, pultruzyon yöntemiyle üretilen CTP ürünlerin bu sektörde yer almasını kolaylaştırmaktadır. Altyapı sektörü pultruzyon yöntemiyle üretilen profiller için, her geçen gün daha çok gelişme eğilimi göstermektedir. Profillerin yoğun eksenel takviye yüklemesi sonucunda, yüksek sertlik değerine ulaşması ve büyük boyutlu şekillerdeki ürünlerin yapılabilir olması köprü gövdelerinde pultruzyon yöntemini tercih edilir hale getirmiştir. Ayrıca, yaya üstgeçitlerinde ve taşıt köprü platformlarında da sağladığı avantajlar nedeniyle ürün tasarımlarında pultruzyon yöntemi kullanılmaktadır. Pultruzyon yöntemi altyapı onarımındaki artan ihtiyaca paralel olarak, bazı yüksek hacimli uygulamalar için daha uygun bir kalıplama yöntemi haline gelecektir.
PULTRUZYON KALIPLAMA YÖNTEMİNİN GELECEĞİ
Yenilikler bir pazarın veya teknolojinin gelişimi açısından çok önemlidir. Pultruzyon yönteminin hızlı gelişimi ile birlikte hammadde tedarikçileri, kalıpçılar, ekipman tedarikçileri ve akademik topluluklar da yeni malzemeler, üretim yöntemleri, test prosedürleri ve modelleme tekniklerini araştırarak, pultruzyon teknolojisinin nitel ve nicel olarak tanımlanması ve geliştirilmesi konusunda çalışmaktadırlar. Pultruzyon ürünlerindeki gelişmeler bir çok pazarda kabul edilmekle birlikte, bu kalıplama tekniği gelecek için parlak bir görünüm sergilemektedir.