Mit der Entwicklung der Gesellschaft hat sichPultrusionsprofilDie Industrie hat begonnen, an Bedeutung zu gewinnen, aufgrund der Ausweitung der Nutzung vonPultrusionsprofilProzessprodukte in Bereichen wie Bau und Infrastruktur. Dieser Artikel führt Sie durch die Geschichte derPultrusionsprofilVerfahren.

1. Was ist das Pultrusionsprofilverfahren?

Kurz gesagt ist das Pultrusionsverfahren ein Herstellungsverfahren, bei dem faserverstärktes Polymer mit einem durchgehenden Querschnitt entsteht. Im Alltag bedeutet dies, dass beispielsweise Glasfaserstäbe immer gleich aussehen, wenn man ein Stück an beliebiger Stelle entlang der Länge abschneidet.

Der Name klingt wie eine Kombination aus „Ziehen“ und „Extrudieren“. Sie wissen vielleicht, dass Extrusion der Prozess ist, bei dem Material in eine Form gepresst wird, um einen gleichmäßigen Querschnitt zu erzeugen. Im Gegensatz dazu werden beim Pultrusionsverfahren Faserbündel durch ein Gerät gezogen, das sie mit einem Polymer (oder Kunststoff) verbindet. Der Hauptvorteil besteht darin, dass auf effiziente Weise ein gleichmäßiges faserverstärktes Material entsteht.

2. Das richtige Umfeld für Innovationen.

Wer sich mit der Geschichte beschäftigt, wird feststellen, dass bei wichtigen Innovationen oft viele Menschen gleichzeitig an demselben Problem arbeiten. Man könnte sagen, die Zeit ist reif für Erfindungen. Dies war bei der Entwicklung des Pultrusionsverfahrens sicherlich der Fall. Mehrere wichtige Fortschritte in der Fertigung haben den Weg geebnet.

In den 1930er Jahren waren die Mitarbeiter vonOwens-Illinoisin Toledo, Ohio, entwickelte eine neue Technologie zur kostengünstigen Herstellung großer Mengen Glasfaser. Man erkannte sofort, dass eine Anwendung für kostengünstige Glasfasern die Verstärkung von Verbundwerkstoffen sein könnte.

Etwa zur gleichen Zeit kam es zu einer wichtigen Innovation im Polymerbereich. DieAmerikanische Cyanamid-Gesellschaftstellte ein Polyesterharz her, das mit Härterzusätzen bei Raumtemperatur ausgehärtet werden konnte. Während des Zweiten Weltkriegs begannen die Menschen, diese beiden Erfindungen zu kombinieren und mit Glasfasern zu experimentieren, um einen Verbundwerkstoff aus einer glasfaserverstärkten Polymermatrix herzustellen.

Infolgedessen begannen Hersteller mit der Herstellung von Pultrusionsprofilen. Obwohl diese für einige Anwendungen bereits sehr nützlich waren, gab es einige Einschränkungen, die bald eine Weiterentwicklung ankurbelten.

3. Zu überwindende Probleme.

Eine der ersten Anwendungen von Pultrusionsprofilen war die Herstellung von Schiffsrümpfen. Dabei wurden individuelle, nicht durchgehende Formen hergestellt. Dabei wurde das Glasfasermaterial (meist als Matte) auf eine Form gelegt und anschließend mit Harz beschichtet. Dieses Verfahren hat sich für solche Anwendungen bewährt und wird auch heute noch häufig eingesetzt.

Es gibt jedoch auch andere Einsatzmöglichkeiten für Pultrusionsprofile, und diese Technik hat gravierende Nachteile. Erstens ist die oben beschriebene Formtechnik zu zeitaufwändig, wenn Sie kleine Bauteile in großem Maßstab herstellen möchten. Stellen Sie sich beispielsweise vor, Sie würden auf diese Weise eine Angelrute herstellen. Jede Rute unterschiedlicher Größe würde eine eigene Form benötigen, und jede Rute müsste von Hand gelegt werden.

Ein weiteres Problem sind die im FVK eingebetteten Fasern. Für die Herstellung von Stangen ist eine Form erforderlich, die die Baugruppe vollständig umschließt, um die gesamte zylindrische Form auszuhärten. Es ist jedoch schwierig, alle Fasern in der gewünschten Ausrichtung auszurichten und sie anschließend beim Einkapseln in der Form zu halten. Dadurch kann das volle Potenzial der Faserverstärkung nicht ausgeschöpft werden.

Daher war ein Herstellungsverfahren erforderlich, das es den Herstellern ermöglichte, Pultrusionsprofile in Endlosform (z. B. Stäbe) mit präzise ausgerichteten Fasern in Massenproduktion herzustellen.

4. Die Geburt des Pultrusionsprofilverfahrens.

Wie bereits erwähnt, waren an der Entwicklung des Pultrusionsformens viele verschiedene Personen beteiligt, von denen jeder zur Entstehung des Verfahrens beitrug, das wir heute verwenden.

Der erste wichtige Schritt war die Idee, Faserketten in einem kontinuierlichen Prozess mit Harz zu imprägnieren. 1944 meldete der Engländer J.H. Watson dieses Verfahren zum Patent an. Laut Patent war seine Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Seilen oder Ähnlichem. Darin wird beschrieben, wie Papierschnur mit einem duroplastischen Harz getränkt und anschließend durch eine erhitzte Form gezogen wird, um das Harz auszuhärten. Als Vorteile der so entstandenen Schnur nennt er höhere Festigkeit, gute Flexibilität und Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, Insekten und Schimmel.

Obwohl Watson dabei nicht an faserverstärkte Kunststoffe wie Fiberglas dachte, ist das ständige Ziehen von Fasern durch Geräte, die sie mit Harz beschichten und dann aushärten, das Herzstück des Pultrusionsformens.

1950 meldete Melvin Meek ein Patent für ein Verfahren zur Herstellung von Glasstäben an. Er wies darauf hin, dass das bisherige Verfahren die Herstellung spezieller Matrizen für jede Stabgröße erfordere, und erklärte, dass sein Verfahren die kontinuierliche Herstellung von Stäben jeder gewünschten Größe ermögliche. Sein Verfahren ähnelt stark dem von Watson, obwohl er zusätzlich ein Verfahren entwickelt hat, um viele einzelne Faserbündel präzise auszurichten und sie während des gesamten Prozesses unter optimaler Spannung zu halten.

Dabei wird die Form des Pultrusionsprofils abschnittsweise in einer beheizten Matrize ausgehärtet. Dadurch ist die Länge des fertigen Produkts auf die Länge der Matrize begrenzt, da am Ende jedes ausgehärteten Abschnitts Materialinkonsistenzen auftreten. Roger White löste dieses Problem 1952 teilweise durch Anpassungen des Standardverfahrens.

Im darauffolgenden Jahr patentierte William Goldsworthy jedoch neuere Techniken, die schließlich zu dem Verfahren führten, das wir heute noch weitgehend anwenden. Seine wichtigste Innovation war die Entwicklung eines kontinuierlichen Aushärtungssystems, das das Material in Bewegung hielt, sodass der gesamte Prozess reibungslos und kontinuierlich ablief. Das Ergebnis ist ein fertiges Pultrusionsprofil mit gleichbleibendem Querschnitt und gewünschter Länge.

5. Kontinuierliche Innovation.

Obwohl die Grundelemente des modernen Pultrusionsverfahrens auf Goldsworthys Beiträge zurückzuführen sind, ist die Innovationstätigkeit nicht zum Stillstand gekommen. Ständig werden neue Fasern, neue Harze und neue Technologien entwickelt, die die Herstellung weiterer FVK-Typen für spezifische Anwendungen ermöglichen.

Dies ist die Geschichte der Entwicklung des Pultrusionsprofilverfahrens. Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns gerne!