نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

پالتروژن یک فرآیند تولید پیوسته برای ساخت قطعات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف ممتد و با مقطع ثابت است. این فرآیند معمولا برای ساخت کامپوزیت‌های با پایه پلیمری گرماسخت به‌کار می‌رود. در سال‌های اخیر پالتروژن کامپوزیت‌های گرمانرم نیز توسعه یافته و سهم بالایی از قطعات پالترود شده را به‌خود اختصاص داده‌اند. ویژگی گرمانرم‌های پالترود شده، چقرمگی و ضربه‌پذیری بالا، قابلیت بازیافت، استحکام کششی بالا به‌دلیل استفاده از الیاف ممتد و مقاومت خمشی بالا می‌باشد. هدف از این تحقیق، بررسی پارامترها و انتخاب مقادیر مناسب پارامترها برای طراحی و ساخت قالب پالتروژن برای تولید پروفیل لوله‌ای پالترود شده کامپوزیتی و دستیابی به محصولی پیوسته، با ویژگی‌هایی هم‌چون صافی سطح قابل قبول، هندسه یکنواخت، آغشتگی مناسب الیاف تقویت‌کننده و زمینه پلیمری می‌باشد. بدین منظور ابتدا پیش‌آغشته‌های مفتولی از الیاف پیوسته شیشه و پلی‌اتیلن با چگالی بالا با شرایط مختلف تولید شده است. کسر حجمی الیاف، کسر حجمی حباب اندازه‌گیری شده و عکس‌های میکروسکوپی برای بررسی کیفی آغشتگی تهیه شده‌اند. در نهایت با انتخاب بهترین پیش‌آغشته، پروفیل لوله‌ای به‌کمک قالب طراحی شده خاص که امکان تولید لوله با پیش آغشته‌های مفتولی را فراهم می‌کند، تولید شده است. همچنین از نمونه‌های تولید شده آزمایش مکانیکی خمش سه نقطه‌ای نیز گرفته شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of thermoplastic pultrusion for tubular product production using prepregs

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Tutunchi 1
  • Mohammad Golzar 2
  • Amir Hossein Behravesh 2

1 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.

2 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Pultrusion is the continues process for production of composite constant cross section profiles that reinforced by continues unidirectional fibers or fabrics. Usually this process is used for production of thermoplastic composites. Recently pultruded thermoplastic composites are considered. Pultruded Thermoplastic composites are considered because high resistance to impact, high tensile strength, Recyclability and high strength of bending. Objective of this paper is the investigation of production parameters and determine of these Parameter values to die design and production of tubular pultruded composite and achieving to valid product with Acceptable surface roughness, uniform geometry and good impregnation between thermoplastic resin and glass fiber. For this purpose, first wire prepreg has been produced from Glass fiber continuous roving and high density polyethylene (HDPE) granules in deferent production parameters. Volume fraction of voids and glass contents measured in each prepreg and impregnation was investigated from microscopic photos qualitatively. Finally, choosing the best prepreg, tubular profile produced using pultrusion die that designed specifically to help production of tubular profile from Prepared prepreg. Also, the three point bending mechanical test was performed from the samples produced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pultrusion
  • Thermoplastic pultrusion die
  • Impregnation
  • Prepregs

[1]    McMahon, P.E., “Thermoplastic carbon fibre composites”, Developments in Reinforced Plastics 4, pp. 1-30, 1984.

[2] Cogswell, F.N., “Continuous fibre reinforced thermoplastics. in Mechanical Properties of Reinforced Thermoplastics edited by D.W”, Clegg and A.A. Collyer. Elsevier Applied Science Publishers, London, 1986.

[3]    Cattanach, J.B. Cuff, G. and Cogswell, F.N., “The processing of thermoplastics containing high loadings of long and continuous reinforcing fibres”, J Polym Engng ,Vol. 6, pp. 345-362, 1986.

[4]    Leach, D.C., “Continuous fibre reinforced thermoplastics matrix composites. in Aduanced Composites edited by I.K. Partridge”, Elsevier Applied Science Publishers, London, 1989.

[5]    Quinn, J.A., Pultrusion: an economic manufacturing technique. Metals and Materials, Vol. 5, pp 270-273, 1989.

[6]    Chandler, H.W. Devlin, B.J. and Gibson, A.G.:  A model for the continuous impregnation of fibre tows in a resin bath with pins. Plastics, Rubber and Composites Processing and Applications, pp 215-220, 1992.

[7]    Bijsterbosch, H. and Gaymans, R.J., “Impregnation of glass rovings with a polyamide melt. Part 1: Impregnation bath”, Composites Manufacturing, Vol. 2, 1993.

[8]    Bijsterbosch, H. and Gaymans, R.J., “Impregnation of glass rovings with a polyamide melt. Part 2: Wipe-off die”, Composites Manufacturing, Vol. 3, 1993.

[9]    Beever, W.H. and O’Connor, J.E., “Pultruded Thermoplastic Composite Structures”, Int.SAMPE Symp. Proc, Vol. 32, 1309,1987.

[10]  FANUCCI, J.P. and NOLET, S.C., “Fiber Reinforced Nylon-6 Composites Produced by the Reaction Injection Pultrusion Process”, Polimer Composite, Vol. 77, no. 5, OCTOBER 1996.

[11]  Kulshreshtha, A.K. Vasile, C., “Handbook of Polymer Blends and Composites”, Rapra technology limited. Vol. 2, 2001.

[12]  Michaeli, W. and Jürss, D., “Composites Part A: Applied Science and Manufacturing”, 1996.

[13]  Akovali, G., “Handbook of Composite Fabrication”, Ankara , pp134-136, 5 June 2001.

[14]  Mazumdar, S.K.: “Composites Manufacturing”, Crc Press, pp 223 and 224, 2001.

[15] Wilson, M.L. and Buckley, J.D., Journal of Reinforced Plastics and Composites,1994.

[16]  Bates, P. J., “Melt impregnation of glass roving in a thermoplastic”, Chemical Engineering Department McGill University, Montréal, March, pp. 15, 1993.

[17]  Gibson, A.G. and Manson, J.A., “Impregnation technology for thermoplastic matrix composites”, Composites Manufacturing, Vol. 3, No. 4, pp. 223–233, 1992.

[18]  Gaymans, R. J. and Wevers, E., “Impregnation of a glass fibre roving with a polypropylene melt in a pin assisted process”, Elsevier Science Limited, Composites Part A 29A, pp 633-670, 1998.

[19]  Tutunchi, M. golzar, M. and behravesh, A.H., Study of parameters, involved in the production of impregnated glass fiber composite and high-density polyethylene to Pultrusion method, 7th student conferrence on mechanical engineering, University of tehran, 2013, (In Persian).

[20]  Kaw, K., “Mechanics of composite materials”, 2nd ed, pp 212, 2006. 

[21]  Tutunchi, M., “Design and manufacture of circular pultrusion section HDPE/GF(Roving)”, MSc thesis, Tarbiat Modares University. Tir 1392, (In Persian).