プルトルージョン

プルトルージョンは、一定の断面を持つ繊維強化プラスチックを製造するための連続プロセスです。この用語は、「引っ張る」と「押し出し」を組み合わせた造語です。材料を押し出す押し出しとは対照的に、プルトルージョンは材料を引っ張ります。

非常に初期のプルトルージョン型の特許は、1944 年に JH Watson によって出願されました。これに続いて、1950 年に MJ Meek が出願しました。最初の商業用プルトルージョンは、1952 年に Rodger B. White によって出願された特許に基づいて、オハイオ州クリーブランドの Glastic Company によって提供されました。1959 年に WB Goldsworthy に発行された特許は、業界内での宣伝と知識の普及のきっかけとなりました。W. Brandt Goldsworthy は、プルトルージョンの発明者として広く知られています。^[1]

不飽和ポリエステル樹脂の研究に集中したゴールドスワーシーの研究と並行して、ドイツのエルンスト・キューネは 1954 年にエポキシ樹脂をベースにした非常によく似たプロセスを開発しました。

プルトルージョン分野における発明、開発、特許の発行は今日まで続いています。この分野における最近の革新は、2008 年にドイツの Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG によって開発され、特許を取得しました。これについては、以下で説明します。

標準的なプルトルージョン法では、繊維や織物または編組ストランドなどの強化材に樹脂を含浸させ、場合によっては別の予備成形システムを続けて、加熱された固定ダイに通して樹脂を重合させます。含浸は、強化材を浴槽に通すか、通常はダイに接続されている射出チャンバーに樹脂を注入することによって行われます。プルトルージョンでは、ポリエステル、ポリウレタン、ビニルエステル、エポキシなど、多くの種類の樹脂を使用できます。樹脂は環境に対する耐性（耐腐食性、紫外線耐性、耐衝撃性など）を提供し、ガラスは強度と耐火性を提供します。

表面ベールを追加することで、浸食や「ファイバーブルーム」を防ぎ、耐腐食性と耐紫外線性を提供することもできます。^[2]

この技術は熱硬化性ポリマーに限定されません。最近では、ガラス繊維に粉末を含浸させるか、熱可塑性マトリックスのシート材で包んでから加熱する方法で、ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリエチレンテレフタレート（PET）などの熱可塑性マトリックスにプルトルージョンが効果的に使用されています。英国のエンジニアード コンポジッツ社は、大手製造会社や大学と連携して、過去 38 年間にわたりこのプロセスの改善をリードしてきました。

熱硬化性樹脂ベースの複合材料とは対照的に、製造された製品の環境への配慮のしやすさ、および資源枯渇後のリサイクル（加工）のほぼ無制限の可能性は、強化熱可塑性プラスチックを支持する強力な論拠であるように思われます。これらの理由から、高度に工業化された国々における工業生産高とこれらの材料の使用は、ここ数十年で年間 8～10% 増加しています。直線だけでなく曲線も製造できる新しい開発（プロセスの変更を参照）は、特に自動車部門でこの技術の需要を押し上げています。

ポリマーマトリックスを使用した繊維複合材を製造するプルトルージョン技術は、エネルギー効率が高く、資源を節約できると思われます。

経済的要因と環境的要因により熱可塑性マトリックスの使用が有利になりますが、溶融物の粘度が高いため、このタイプのマトリックスでは、高い生産性と高品質の繊維充填含浸を達成することが困難です。

この技術で製造された製品は、以下の業界で広く使用されています。

• 農業および化学産業では、畜産施設、化学工場などの建設に使用される、化学的に耐性があり、腐食性媒体に対して強度特性を強化したスラット床の製造に使用されます。
• 建設業界では、ガラス繊維強化材、プロファイル、骨組み、PVC窓の補強バーなどの製造に使用されます。
• 航空宇宙産業における航空機の構造部品の製造;
• スポーツおよび観光産業における、スキー、スキーポール、ゴルフコースの旗竿、テントや小屋の建設など、強度特性を強化した機器の製造。
• 電力工学では、誘電体構造、複合絶縁体や信号ブロックの要素の支持構造として使用されるグラスファイバーロッド、変圧器や電動モーターの製造に使用されるグラスファイバープロファイルの製造に使用されます。
• 商業生産においては、長繊維成形材料（LLM）の粒子を、強度と化学的性質を強化した構造物や製品の製造のための原料として使用します。
• 自動車産業では、剛性、硬さ、軽量性を高めた車両の構造部品や複雑な部品の製造に使用されます。
• その他多くの産業や工場でも、化学的、誘電的、強度的安定性の高水準を満たすメカニズム、構造、材料を使用して使用されています。

標準的なプルトルージョン プロセスでは材料がダイに通されるため、このプロセスは直線プロファイルの製造にのみ適しています。

Thomas GmbH + Co. Technik + Innovation KG が開発し特許を取得した、最近開発されたプロセスの改良では、ダイは固定されておらず、製造するプロファイルに沿って前後に動きます。「半径引き抜き成形」として知られるこの改良されたプロセスでは、2 次元および 3 次元の湾曲プロファイルも製造できます。また、歪み率の低い非常に複雑な繊維補強材が必要な場合など、線形プロセスのさまざまなタスクにも役立ちます。

プルトルージョンマシンの設計は多様です。よく使用される 2 つのタイプは、往復型 (ハンドオーバーハンド) と連続型 (キャットトラック) です。

半径プルトルージョン プロセスの場合、マシンのレイアウトには、ハンド オーバー ハンド プル ユニットに似た 2 つの移動ステージがありますが、プロセスは断続的であり、1 つのプラーと、もう 1 つのステージに取り付けられた金型のみを使用します。ステージが直線的に移動するか、円形に移動するかどうかは、製造するプロファイルの種類によって異なります。回転ステージを備えた直線マシンの最小半径は約 2 m です。半径が小さい場合は、金型とグリッパー ステージを円形に動かす必要があります。