تاثير فرآيند رشته پيچي پالتروژني بر روي آغشتگي الياف شيشه در ميله كامپوزيتي گرمانرم

Effect of pull-winding process in thermoplastic composite rod on the impregnation of glass fiber

اگر در فرآيند پالتروژن، الياف ممتد تقويت‌كننده به شكل روينگ به طور پيوسته از داخل قالب پالتروژن به سمت خارج آن كشيده شوند، الياف تقويت‌كننده در محصول نهايي عموما در جهت طولي قرار مي‌گيرد. براي توليد محصولات ميله‌اي در اين پژوهش، ابتدا پيش‌آغشته‌هاي شيشه-پلي‌اتيلن بر اساس مطالعات و پژوهش‌هاي پيشين توليد شدند. سپس با توجه به جداول طرح آزمايش و با استفاده از پيش‌آغشته‌هاي توليد شده، نمونه‌هاي ميله‌اي ساده و تقويت شده با الياف عرضي توليد شدند. يكي از روش‌هاي تقويت پروفايل‌هاي پالتروژني در جهات ديگر، رشته پيچي پالتروژني است. در تحقيق حاضر براي تقويت عرضي ميله‌هاي پالتروژني، مكانيزمي براي اجراي رشته پيچي پالتروژني طراحي شده و با اين روش، ميله‌هاي كامپوزيتي همراه با الياف عرضي توليد شده است. يكي از مسائل مهم در پالتروژن گرمانرم، آغشتگي مناسب الياف به زمينهء پليمري محسوب مي‌شود. با استفاده از آزمون سوزاندن و همچينن به كمك جابه‌جايي مايع، كسر حجمي الياف و چگالي تجربي نمونه‌هاي توليد شده محاسبه شد. براي بررسي دقيق‌تر ميزان آغشتگي الياف و توزيع حفره در نمونه‌هاي مختلف، از سطح مقطع آن‌ها عكس‌هاي ميكروسكوپي گرفته شد. با بررسي‌هاي صورت گرفته، مشخص شد كه حجم الياف آغشته شده به ماتريس گرمانرم با روش رشته پيچي پالتروژني بالاتر رفته است، همچنين اين نمونه‌ها با كاهش كسر حجمي حفره مواجه شده‌اند.

In the pultrusion process, continuous fibers reinforcements in roving forms are drawn through a pultrusion die. Therefore, the fibers reinforcements in the final product are generally oriented in the longitudinal axis. In this research, for manufacturing of composite rods, on the basis of previous studies and researches, the E-glass fiber-polyethylene prepregs were produced firstly. Then, due to the Design of Experiments (DOE), the pultruded rods with unidirectional and helically-wound layers were produced by using the prepregs. In this study, mechanism of the pull-winding process is created as a secondary process during the main process to improve the mechanical and physical properties in the other directions. One of the most important issues in the thermoplastics pultrusions is the fibers impregnation quality with the polymer base. The fiber volume fractions of the productions are found by the burn tests. The density of the specimens is found by the liquid displacement method. The microscopic images were taken from cross-section of the pultruded rods to investigate the fiber impregnation and the void distribution. Due to the surveys conducted, the fiber volume fractions in the pultruded rods was increased, using the pull-winding technique, and also the void content of these rods was decreased.