Forskere finder en måde at gøre pultrudering hurtigere

Et forskerhold fra Skoltech Center for Design, Manufacturing and Materials (CDMM) har undersøgt virkningerne af forarbejdningsadditiver - aluminiumhydroxid og zinkstearat - på polymerisationskinetikken af ​​termohærdende, der anvendes i pultrusion. Forskningen blev offentliggjort i Journal of Composite Materials .

Fiberforstærkede plastik (FRP) strukturelle elementer, der har åbenlyse fordele i forhold til konventionelle materialer, såsom stål, træ, og beton, er meget udbredt i civile, hav- og vejbyggeri. FRP-strukturer fremstilles ved hjælp af pultruderingsprocessen, hvor polymerisation opnås ved kontinuerligt at trække i materialet. Ingeniører bruger i vid udstrækning matematiske modeller til at optimere pultruderingsprocessen og derved undgå kostbare eksperimenter, der ofte udføres ved forsøg og fejl.

For at optimere pultruderingsprocessen, man bør nøje overveje mange parametre, der bestemmer kvaliteten af ​​det endelige produkt, og sammensætningen af ​​polymerblandingen er en af ​​dem. Nøjagtig beskrivelse af pultrudering kræver en passende model af harpikshærdningskinetik, afhængigt af det anvendte forarbejdningsadditiv. Hvis det er korrekt valgt, modellen hjælper med at bestemme den højest mulige trækhastighed. På tur, maksimering af trækhastigheden og samtidig opretholdelse af kvaliteten af ​​de resulterende profiler er afgørende for at øge effektiviteten og, derfor, omkostningseffektiviteten af ​​pultruderingsprocessen.

Et CDMM-hold, herunder ph.d. studerende Alexander Vedernikov og MSc-studerende Yaroslav Nasonov ledet af lektor Alexander Safonov og CDMM-direktør, professor Iskander Akhatov, bevist, at tilsætningsstoffer har en betydelig indvirkning på polymerisationshastigheden ved pultrusion. Holdet fandt ud af, at forudsigelserne om trækhastighed afveg så meget som 1,7 gange for sammensætninger med og uden tilsætningsstoffer, hvilket havde en dramatisk effekt på pultruderingsydelsen.

"Vores Laboratory of Composite Materials and Structures arbejder intensivt på procesoptimering for at øge rentabiliteten og samtidig opretholde den nødvendige kvalitet af kompositstrukturer. For at gøre dette, vi anvender matematiske modeller for fremstillingsprocesser og validerer dem i eksperimenter på industrielt udstyr, " forklarer Alexander Safonov.