OPTIMIZACIJA NA PROCESOT PULTRUZIJA ZA PROIZVODSTVO NA KOMPOZITNI PROFILI

1. OPTIMIZACIJA NA PROCESOT PULTRUZIJA ZA PROIZVODSTVO NA KOMPOZITNI PROFILI Nositel na proektot: „Profilkomerc” Aldanci

2. Proektot realiziran so finansiska poddr{ka od Ministerstvoto za obrazovanie i nauka na Republika Makedonija U~esnici: - d-r V. Srebrenkoska, dipl.in`.tehn. - Stru~en i pomo{en personal: vrabotenite vo Profilkomerc Glaven istra`uva~: - d-r G. Bogoeva-Gaceva, red.prof. UKIM-TMF, Skopje

3. PULTRUDIRANI PROFILIprimena • Grade`n{tvo i konstrukcii • Koroziono otporni materijali • Elektroindustrija • Industrija za transport... ? Pultrudat: 50% vol (70% mas.) zajaknuva~ !!!

4. Vrska svojstva/karakteristiki i konkretni prednosti koi se postignuvaat so upotreba na pultrudirani profili

5. TEHNOLO[KI PROCESThe pultrusion process invented by W. Brandt Goldsworthy in the 1950s ... is an efficient means of pulling fiber reinforcements through a bath of polyester resin to create lineals, in this case housing panels "He's just smarter than the rest of us. And he's done an enormous amount of creative, productive work — certainly, he's my inspiration." (Burt Rutan, dizajner na avioni)

6. PROBLEMI Naj~esti vo industriskata praksa: - nedovolno natopuvawe na zajaknuva~ot so smolata • nedovmre`uvawe na smolata vo vnatre{nosta na profilot... Reperkusii koi od toa proizleguvaat • FAKTORI • sostav na smolata i dodatocite; • tip, udel i raspored na zajaknuva~ vo profilot i • optimizacija na temperaturniot re`im.

7. [EMA NA TEHNOLO[KIOT PROCES - PULTRUZIJA VO PROFILKOMERC CEL NA PROEKTOT Optimizacija na tehnolo{kiot proces i podobruvawe na kvalitetot na proizvedenite pultrudirani profili so razli~na konfiguracija i razli~ni pojdovni sistemi smola/zajaknuva~.

8. NASOKI NA OPTIMIZACIJATA • postignuvawe povisok kvalitet na pultrudiranite profili; • dostignuvawe optimalen stepen na vmre`uvawe na smolata vo kompozitot; • ekolo{ki aspekti: maksimalno vozmo`no iskoristuvawe na vleznite surovini so obezbeduvawe na povraten tok na neiskoristenata smola; • minimizirawe na nepo`elnoto pojavuvawe na pori vo profilot i raslojuvawe; • optimizirawe na brzinata na izvlekuvawe pri procesot spored realnite parametri na postoe~kata tehnolo{ka linija.

9. METODOLOGIJA • Identifikacija na klu~ni problemi 2. Intervencija vo: • Sostav na smolen sistem i karakteristiki - viskozitet, temperaturen re`im na vmre`uvawe... • Uslovi na tehnolo{ki proces - temperatura, brzina na izvlekuvawe...

10. PROBLEMI - INTERVENCIJA 1- Zajaknuva~: vlakna,mat 2 - Zategnuvawe3 - Smola4 - Zajaknuva~ natopen so smola5 - Kanal/alat za zagrevawe6 - Mehanizam za vle~ewe7 - Profil (gotov)

11. PRIMENETI METODI • DSC metodata - verificirana kako ASTM metoda za kvalitet • FTIR - spektroskopija • Metodi za opredeluvawe na vreme na `elirawe (V) i viskozitet na smolni sistemi • Metodi za opredeluvawe na fizi~ki svojstva: apsorpcija na voda, specifi~na te`ina na materijalot, sodr`ina na staklo, samogasivost • Metodi za opredeluvawe na termi~kikarakteristiki: Martens • Metodi za opredeluvawe na mehani~kite svojstva:ja~ina na svitkuvawe i modul na elasti~nost pri svitkuvawe, ja~ina na pritisok, ja~ina na udar i ja~ina na istegnuvawe.

12. FTIR spektri na epoksidna smolavo tek na vmre`uvawe

13. Dekonvolucija na karakteristi~nata epoksidna lenta od FTIR-spektarot: opredeluvawe na stepenot na vmre`enost na smolata Vremenskazavisnost Razlo`uvawenaepoksidnatalenta

14. Epoksidni smoli - DSCi metodologija na opredeluvawe TgiH na reakcijata na vmre`uvawe DSC ciklus: zagrevawe-ladewe-zagrevawe

15. Epoksidni smoli - DSC analiza

16. Vreme na `elirawena smolnite sistemi

17. Viskozitet na smolnite sistemi Defininiran: optimalniot temperaturen re`im na procesot na pultruzija: - sistem so epoksidna smola - sistem so poliesterska smola

18. Svojstva na proizvedenite pultrudirani profili: komparativna analiza 1. Fizi~ki svojstva

20. 2. Mehani~kisvojstva a) v (na izvlekuvawe) = 16 cm/min; R = 1,5 bar; T (na alatot) = 165 OC; b) v (na izvlekuvawe) = 12 cm/min; R = 1,5 bar; T (na alatot) = 150 OC;

21. v) v(na izvlekuvawe) = 20 cm/min, R = 1,5 bar, T (na alatot) = 180 OC

22. a) v (na izvlekuvawe) = 30 cm/min, R = 1,5 bar, T (na alatot) = 135 OC

23. b) v (na izvlekuvawe) = 20 cm/min, R = 1,5 bar, T (na alatot) = 120 OC

24. v) v (na izvlekuvawe) = 40 cm/min, R = 1,5 bar, T (na alatot) = 150 OC

25. a) v (na izvlekuvawe) = 30 cm/min; R = 1,5 bar; T (na alatot) = 135 OC; b) v (na izvlekuvawe) =20 cm/min; R = 1,5 bar; T (na alatot) = 120OC;

26. v) v (na izvlekuvawe) =40 cm/min; R = 1,5 bar; T (na alatot) = 150OC;

27. Sporedba na teoretski predvidenite i eksperimentalno opredelenite svojstva Pravilo na sme{a - aditivnost Xc = VrXr + VfXf (1)vo nadol`na nasoka 1/Xc = (Vr/Xr) + (Vf/Xf)(2) vo napre~na na nsoka Xc = T1X1 + TmXm (3) Faktor na efikasnostna vlaknata - zajaknuva~i ()

28. Teoretski - poniski od realnite? ja~ini na istegnuvawe i svitkuvawe za pultrudiran kompozit: 585 MRa i 724 MRa, soodvetno ~75% od eksperimentalno dobienitevrednosti zna~ewe na interfejsotpolimer/vlakno Kaj dobro dizajniranite kompozitni materijali - ogromno zna~ewe za prenosot na napregawata i za sevkupnite mehani~ki svojstva i se tretira kako treta faza vo kompozitite.

29. Optimizacijata na parametrite na procesot na pultruzija, pokraj izborot na sostavot na sistemite smola/katalizator/vlako, e uspe{no izvr{ena. Optimalni uslovi za procesirawe na pultrudiranite kompoziti: 1.epoksidna smola: v (na izvlekuvawe) = 16 cm/min R = 1,5 bar T (na alatot) = 165 OC 2.poliesterska i vinil-esterska smola: v (na izvlekuvawe) = 30 cm/min R = 1,5 bar T (na alatot) = 135 OS • Kompozitnite profili, proizvedeni pod optimiziranite procesni uslovi -visoki vrednosti za ja~inata na pritisok: • matricite uspe{no go prenesuvaat napregaweto i kompozitite izdr`uvaat golem pritisok, • dobra atheziona ja~ina na granicata na fazite polimer/vlakno, postignata pri dadenite uslovi na pultruzioniot proces.

30. Najgolemi ja~ina na udar, istegnuvawe, svitkuvawe i modul na elasti~nost pri svitkuvawe -pultrudiranite kompoziti so epoksidna matrica. • Pultrudiranite kompoziti so poliesterska i vinilesterska matrica imaat pribli`no ednakva vrednost za ja~inite i modulot. • Kompozitite so poliesterska polimerna matrica ja zadr`aa formata do 150 OS. • Kompozitite so vinil-esterska polimerna matrica ja zadr`aa postojanosta na formata do pribli`no 180OS. • Toplotnata postojanost na kompozitite so epoksidna matrica e nad 200 OS. 3. Temperaturna izdr`livost po Martens

31. ZAKLU^OCI • Ispitani se smolnite sistemi i oddelno, staklenite vlakna (povr{inskiot premaz), koi se primenuvaat vo procesot pultruzija. • 2. Vo laboratoriski uslovi, so razli~ni tehniki, prvo se ispitani uslovite na vmre`uvawe na smolite (temperatura, vreme, katalizator), so cel da se testiraat nedostatocite od nedovmre`uvaweto na smolite, koi se javuvaa kaj kompozitnite profili proizvedeni vo uslovi pred izvr{enata optimizacija na procesot. • 3. Opredeleni se optimalnite soodnosi smola/vmre`uva~/vlakno, adaptirani na mo`nostite na realniot postoe~ki tehnolo{ki proces vo pogonot za pultruzija na Profilkomerc. • 4. Vo realnite tehnolo{ki uslovi, izvr{ena e optimizacija na procesot pultruzija preku opredeluvawe na optimalnite procesni parametri, koi rezultiraat vo dobivawe kompozitni profili so soodvetni mehani~ki i drugi karakteristiki, spored barawata na kupuva~ot. • 5. Optimizacijata e napravena za trite aktuelni sistemi vo procesot na Profilkomerc i toa: epoksidna smola/stakleni vlakna, poliesterska smola/stakleni vlakna i vinilesterska smola/stakleni vlakna. • 6.Postignato e zna~itelno podobruvawe na mehani~kite svojstva na pultrudiranite profili, prosledeno so namaluvawe na {kartot, odnosno zagubite vo tehnolo{kiot proces i toa za 10%. So toa iskoristuvaweto na materijalite vo procesot dostigna 97-98%.