La pultrusión es un proceso continuo para la fabricación de plásticos reforzados con fibra con sección transversal constante. El término es un acrónimo que combina "tirar" y " extrusión ". A diferencia de la extrusión, que empuja el material, la pultrusión tira del material.
JH Watson presentó una de las primeras patentes de tipo pultrusión en 1944. Esto fue seguido por la presentación de MJ Meek en 1950. Las primeras pultrusiones comerciales fueron proporcionadas por Glastic Company de Cleveland, Ohio, bajo la patente presentada en 1952 por Rodger B. White. La patente concedida a WB Goldsworthy en 1959 ayudó a iniciar la promoción y difusión del conocimiento dentro de la industria. W. Brandt Goldsworthy es ampliamente considerado el inventor de la pultrusión. [1]
Paralelamente al trabajo de Goldsworthy, que concentró su trabajo en resinas de poliéster insaturado, Ernst Kühne en Alemania desarrolló en 1954 un proceso bastante similar basado en resina epoxi.
La invención, el desarrollo y la emisión de patentes continúan en el campo de la pultrusión hasta el día de hoy. Una innovación posterior en este campo fue desarrollada y patentada por Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG en Alemania en 2008 y se describe a continuación.
En el proceso de pultrusión estándar, los materiales de refuerzo, como fibras o hebras tejidas o trenzadas, se impregnan con resina , posiblemente seguido de un sistema de preformado separado, y se pasan a través de una matriz estacionaria calentada donde la resina se polimeriza . La impregnación se realiza tirando del refuerzo a través de un baño o inyectando la resina en una cámara de inyección que normalmente está conectada a la matriz. Se pueden utilizar muchos tipos de resinas en pultrusión, incluidos poliéster , poliuretano , viniléster y epoxi . La resina proporciona resistencia al medio ambiente (es decir, resistencia a la corrosión, resistencia a los rayos UV, resistencia al impacto, etc.) y el vidrio proporciona resistencia, además de seguridad contra el fuego.
También se puede agregar un velo superficial para proteger contra la erosión o “floración de fibras” y proporcionar resistencia a la corrosión y a los rayos ultravioleta. [2]
La tecnología no se limita a los polímeros termoestables . Más recientemente, la pultrusión se ha utilizado con éxito con matrices termoplásticas como tereftalato de polibutileno (PBT) y tereftalato de polietileno (PET), ya sea impregnando la fibra de vidrio con polvo o rodeándola con material laminar de la matriz termoplástica, que luego se calienta.
La limpieza ecológica de los productos manufacturados, a diferencia de los composites a base de resinas termoendurecibles, así como las posibilidades prácticamente ilimitadas de reciclaje (procesamiento) después del agotamiento de los recursos, parecen ser argumentos de peso a favor de los termoplásticos reforzados. Por estas razones, la producción industrial y el uso de estos materiales en los países altamente industrializados han aumentado entre un 8% y un 10% anual en las últimas décadas. Los nuevos desarrollos (ver modificaciones de proceso), que permiten fabricar no sólo perfiles rectos sino también curvos, están impulsando la demanda de esta tecnología, especialmente en el sector de la automoción.
La tecnología de pultrusión para la fabricación de compuestos de fibras con matriz polimérica parece ser energéticamente eficiente y ahorra recursos.
Los factores económicos y ambientales favorecen el uso de una matriz termoplástica, pero debido a la alta viscosidad de los fundidos es difícil lograr una alta productividad y alta calidad de impregnación de rellenos de fibra con este tipo de matriz.
Los productos fabricados con esta tecnología se utilizan ampliamente en las siguientes industrias:
Como los materiales pasan a través de una matriz en el proceso de pultrusión estándar, el proceso sólo es adecuado para fabricar perfiles rectos.
En una modificación del proceso desarrollada recientemente y patentada por Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG, la matriz ya no está estacionaria sino que se mueve hacia adelante y hacia atrás a lo largo del perfil a fabricar. Este proceso modificado, conocido como "Radius-Pultrusión", permite también fabricar perfiles curvos bidimensionales y tridimensionales. También resulta beneficioso para una serie de tareas en el proceso lineal, especialmente si se necesitan refuerzos textiles bastante complejos con una baja tasa de distorsión.
El diseño de las máquinas de pultrusión varía. Dos tipos de uso frecuente son el alternativo (mano sobre mano) y el continuo (cat-track).
Para el proceso de pultrusión radial, el diseño de las máquinas tiene dos etapas móviles similares a la unidad de extracción manual, pero como el proceso es intermitente con un solo extractor y el molde montado en la etapa de otro. El movimiento lineal o circular de las etapas depende del tipo de perfiles a fabricar. El radio mínimo para una máquina lineal con etapas giratorias es de aprox. 2m. Para radios más pequeños es necesario un movimiento circular del molde y de la plataforma de agarre.