الدرس 10.3التشكيل الأوليالفصل 10 · المواد المركّبة

السحب البثقي

ألياف تُسحَب عبر راتنج وقالب مسخَّن، بلا توقف

يسحب البلتروجن (Pultrusion) ألياف مستمرة عبر حمام راتنج ثم قالب ساخن، حيث يتصلّب الراتنج حولها. يخرج قضيب أو أنبوب أو كمرة لا نهائية بالمقطع نفسه على طولها، تُقطَع بالطول المطلوب أثناء الحركة. وتُصنع هكذا قوائم سلالم الألياف الزجاجية وشبكات الممرات ومجاري الكابلات.

الصورة: Thomastechnik, CC BY-SA 3.0, عبر Wikimedia Commons

خط بلتروجن، منظر جانبي: ست محطات من حامل البكرات إلى المنشار، مع مقاطع نموذجيةتطابق الأرقام المحاطة بدوائر الخطوات أدناه. يُظهر صف الأشكال مقاطع نموذجية؛ ويحتاج كل منها إلى قالبه الخاص.

كيف تعمل

غذِّ الألياف. تنفرد الخيوط المجمّعة (rovings: حزم ألياف مستمرة غير ملتوية) من حامل بكرات (creel)، وهو رف من البكرات. وغالبًا تُضاف حصائر أو أشرطة منسوجة ليكون المقطع قويًا عبر عرضه أيضًا.
انقعها في الراتنج. تمر الألياف عبر حمام راتنج مفتوح، أو يُحقَن الراتنج مباشرة في القالب. وتشيع خيارات البوليستر وفينيل إستر والإيبوكسي.
اجمع الشكل. ألواح توجيه تسمى المشكّلات المسبقة تعصر الراتنج الزائد وتقرّب الألياف الرطبة من المقطع النهائي.
عالِج في القالب المسخَّن. قالب فولاذي، عادةً بطول نحو 0.5–1.5 م، يعطي الشكل الدقيق. وحرارة نحو 100–200 °C تصلّب الراتنج قبل أن يغادر المقطع القالب.
اسحب باستمرار. أحزمة زاحفة، أو مشبكان يتناوبان، يمسكان المقطع المعالَج ويسحبان الخط كله. وهذا السحب هو ما أعطى العملية اسمها (سحب + بثق).
قصّ بالطول. منشار طائر، أي يسير مع المقطع أثناء القطع، يقطّع القطع بالطول دون إيقاف الخط.

حقائق أساسية

المواد: في الغالب ألياف زجاجية، وكذلك الكربون أو البازلت؛ وراتنج بوليستر أو فينيل إستر أو إيبوكسي أو بولي يوريثان
القطع النموذجية: قضبان، وأنابيب، وكمرات I، وقنوات، وزوايا، وقضبان مسطحة، وقوائم سلالم، وقضبان شبكات، ومجاري كابلات
حجم القطعة: مقاطع من بضعة مليمترات إلى نحو 1 م عرضًا؛ وأي طول، يُقطَع حسب الحاجة
الدقة: المقطع عادةً ضمن نحو ±0.2–0.5 مم، بحسب الحجم
تشطيب السطح: أملس وغني بالراتنج؛ وغالبًا يُغطى بحجاب سطحي (نسيج ألياف رقيق) لمقاومة الطقس
حجم الدفعة المناسب: سلاسل طويلة من مقطع واحد، غالبًا كيلومترات
كلفة العدّة والآلة: القوالب: نحو 5,000 دولار إلى أكثر من 100,000 لكل قالب؛ والخطوط الكاملة: نحو 100,000 إلى أكثر من مليون دولار
السرعة: عادةً نحو 0.2–3 م في الدقيقة، على مدار الساعة

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

مستمر وآلي: كلفة منخفضة للمتر وهدر قليل
قوي وصلب جدًا على طوله، وغالبًا 60–70 % ألياف بالوزن
مقاطع الألياف الزجاجية لا تصدأ، وهي خفيفة ولا توصل الكهرباء
أي طول في قطعة واحدة، يُقطَع أثناء الحركة

الحدود

مقاطع مستقيمة فقط بمقطع عرضي ثابت واحد
أضعف بكثير عبر العرض ما لم تُضَف حصائر أو أقمشة
كل مقطع جديد يحتاج إلى قالبه، وتستغرق عمليات التبديل وقتًا
مقاطع اللدائن الحرارية الصلبة المعالَجة يصعب تدويرها

أين تُستخدم

البناءشبكات الممرات، وأسيجة الدرابزين، ومقاطع إطارات النوافذ والأبواب، وحديد تسليح ليفي
الكهرباءمجاري الكابلات، وقوائم السلالم الجانبية، وقضبان وأعمدة عازلة
البنية التحتيةجسور المشاة، وأسطح الجسور، وهياكل أبراج التبريد
الطاقةشرائط الكربون لعوارض ريش توربينات الرياح، وأعمدة المرافق
الأغراض اليوميةأعمدة الخيام، ومقابض الأدوات، وأوتاد النباتات

كيف تتعرف عليها

قطعة طويلة بالمقطع نفسه تمامًا في كل مكان، بأطراف مقطوعة بالمنشار.
خطوط ألياف دقيقة طولية على السطح، أحيانًا تحت حجاب رقيق كالنسيج.
عند طرف مقطوع، كتلة كثيفة من نقاط الألياف: هي الخيوط المجمّعة مرئية من طرفها.
المظهر الكلاسيكي: شبكات الألياف الزجاجية الصفراء أو الرمادية أو الخضراء، وقوائم السلالم وأسيجة الدرابزين.