Технология производства

Пултрузия – это технологический процесс производства профильных композитных материалов путем протягивания армирующих волокон через формообразующую фильеру с пропитыванием полимерным связующим и нагреванием.

Термин «пултрузия» представляет собой языковую контаминацию от англ. pull – «тянуть» и extrusion – «экструзия*». Путем экструзии производится подавляющее большинство профилей из однородных материалов, которыми могут быть полимеры, металлы и их сплавы, а также пищевые продукты. Пултрузия является развитием этой технологии, отсюда и название.

В качестве связующего для композитного материала в процессе пултрузии применяются термореактивные смолы, такие как полиэфирная, полиуретановая, винилэфирная и эпоксидная. Совсем недавно для производства материалов по этой технологии начали использовать и термопластичные полимеры в качестве связующего, с некоторыми изменениями в структуре производственного процесса.

На первый взгляд технология пултрузии выглядит довольно простой: армирующие волокна пропитываются полимерной смолой и протягиваются через нагретую фильеру – специально сконструированную форму, где материал твердеет и превращается в готовое изделие, которое остается только нарезать в нужный размер. Но это только на первый взгляд. Не одно поколение специалистов усовершенствуют этот процесс с 50-х годов прошлого века, и до сих пор производство профилей сложной формы освоено в совершенстве всего несколькими компаниями во всем мире. Существует много «хитростей» в производстве пултрузионных композитов, которые могут быть освоены только через опыт.

Прежде всего, решающее значение имеет правильное и высокоточное изготовление фильер, а именно – сорт стали, внутреннее покрытие, длина, конструкция и размещение нагревательных элементов. От качества фильеры практически полностью зависит качество конечного продукта и по этой причине ее стоимость составляет основные затраты при организации пултрузионного производства. По всему миру десятки компаний занимаются профессиональным изготовлением фильер для пултрузии, но лишь единицы способны создать фильеры для качественного производства такого сложного профиля, как, например, оконный.

Кроме фильер, для правильного производства необходимо правильно выбрать материалы армирования, толщину волокна, типы применяемых материалов, а именно, каким образом в готовом изделии укладывается ровинг (прямые пучки волокон), мат (нетканый материал) и ткань. Также ключевое значение имеет правильный выбор рецептуры связующего материала, отражающей такие его свойства, как вязкость, скорость и температуру полимеризации, адгезионные и другие качества, а от этого зависят такие из важнейших параметров, как температурный режим процесса и скорость линии.

Пултрудер – машина для протягивания материала через фильеру и нарезки профиля характеризуется, в основном, только мощностью, т.к. не представляет собой технически сложного оборудования по современным меркам.

Пултрузионным методом можно производить только профильные изделия, т.е. изделия с постоянным сечением, но, несмотря на это ограничение, сфера применения пултрузионных композитов невероятно обширна и в настоящее время во всем мире технология развивается очень высокими темпами.

Основными преимуществами композитных профилей по сравнению с традиционными изделиями (металлическими, деревянными, на полимерной и минеральной основе) являются очень высокая прочность при малом весе, высочайшая коррозионная стойкость и долговечность, низкая теплопроводность, диэлектрические свойства.

В настоящее время по всему миру работает порядка 60 компаний, специализирующихся на производстве оборудования для пултрузии и изделий из пултрузионных композитов. Лидер отрасли – США, на территории которых работают крупнейшие производители оборудования и оснастки для пултрузионного производства, такие как MPI, Martin Pultrusion Group, Ebert Composites Corporation, Entec, Dearborn Inc. и другие; крупнейшими производителями конструкционных профилей являются Bedford Plastics, Creative Pultrusion (США), SCT Ltd. (Omniglass) (Канада), Exel Composites (Финляндия), Fibrolux и Ernst Kuhne (Германия), Oglaend Systems (Норвегия), Epsilon Pultrusion и DCP (Франция), Topglass (Италия),  SPI (Саудовская Аравия), Dhanshree Impex (Индия), Aulland, Sui Generis, Unicomposites (Китай), Pultron Composites (Новая Зеландия). Японская компания Jamco производит методом пултрузии специальные профили для постройки крупнейшего в мире пассажирского самолета Airbus A380. Многие компании также производят нестандартные изделия по заказам, но, в основном, их возможности ограничиваются достаточно простыми конструкционными профильными системами.

На разработке профильных систем для конструкций остекления и входных дверей и их производстве из пултрузионных композитов специализируются всего несколько компаний во всем мире. Финская Exel Composites, имеющая производственные мощности также в Великобритании, Бельгии, Австрии и Китае, производит профили для окон и дверей в очень ограниченном количестве. Компания FiberFrame из Огайо в конце 80-х годов прошлого века первыми в США начали производить окна и двери по пултрузионной технологии, Tecton и Universal Pultrusions из США производят небольшой набор профилей для входных дверей. Норвежская Vello – единственная компания в Европе, производящая кроме конструкционных профилей также и несколько полноценных оконных и дверных систем.

И, конечно, пионер и мировой лидер отрасли – канадская компания Inline Fiberglass, которая производит в промышленном масштабе несколько конструктивно законченных систем, полностью скомпонованных из стеклокомпозитных профилей, а также поставляет все комплектующие и дополнительные материалы для обработки профиля и сборки конструкций. В ассортименте Inline Fiberglass есть поворотно-откидные окна и двери, окна с открыванием наружу, с верхнеподвесным открыванием, подъемные, подъемно-откидные и раздвижные окна, раздвижные двери, а также серия для фасадного остекления.

В августе 2012 года окна и двери 300, 301, 325, 400 и 600 серий успешно прошли испытания на соответствие жестким требованиеям по энергосбережению EN ISO 10077-2 и EN673 в рамках стандарта «Пассивный дом», в отличие от большинства стандартов энергоэффективного жилья регламентирующего не отдельные затраты на отопление и охлаждение, а полное потребление энергии зданием.

См. http://www.inlinefiberglass.com/passivehouse.html

* Экстру́зия (от позднелат. extrusio — выталкивание) — технология получения изделий путем продавливания расплава материала через формующее отверстие.