Đồ án vật liệu polime

Đồ án vật liệu polime

CHƯƠNG 1 VẬT LIỆU COMPOSITE 1.1 GIỚI THIỆU VẬT LIỆU COMPOSITE

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp hiện đại dẫn đến các nhu cầu to lớn

về loại vật liệu đồng thời có nhiều tính chất mà các vật liệu như kim loại, ceramic,polymer khi đứng riêng lẽ không có được mà nổi bật là loại vừa bền, vừa nhẹ, rẻ lại

có tính chống ăn mòn cao Composite (hay còn gọi là vật liệu kết hợp) ra đời mấychục năm gần đây đã đáp ứng được các yêu cầu đó, đã đáp ứng, ứng dụng và pháttriển tới trình độ cao trong quy luật kết hợp – một quy luật phổ biến trong tự nhiên.Ngành khoa học và công nghệ về composite đã có nhiều sản phẩm dùng trong mọilĩnh vực: từ ô tô máy bay cho đến các vật liệu chỉnh hình và hiện phát triển đến mứcnhiều người cho rằng thế kỉ 21 sẽ là văn minh của composite

1.1.1 Khái niệm

Composite bao gồm Com từ Complex và -posite từ position nghĩa là thành

phần Vật liệu Composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệukhác nhau nhằm mục đích tạo ra một vật liệu mới có đặt tính sức bền cơ lý hơn hẳncác vật liệu ban đầu, khi mà những vật liệu này làm việc riêng lẻ Nói cách khác vậtliệu composite là vật liệu đa thành phần

Hình 1.1: Cấu trúc Polymer

Nguồn [2]

Vật liệu composite được cấu tạo từ các thành phần cốt nhằm đảm bảo chocomposite có được các đặc tính cơ học, độ cứng cần thiết và vật liệu nền đảm bảocho các thành phần của composite liên kết, làm việc hài hoà với nhau, tạo nên các

1.1.2 Lịch sử ra đời.

Chính thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite trước tiên, đó là thân cây gỗ,

có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được kết nối với nhau bằng licnin.Kết quả của sự liên kết hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo - một cấu trúccomposite lý tưởng

Vật liệu Composite đã xuất hiện từ rất lâu trong cuộc sống, khoảng 5.000năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết vận dụng vật liệu composite vào cuộcsống (ví dụ: sử dụng bột đá trộn với đất sét để đảm bảo sự dãn nở trong quá trìnhnung đồ gốm) Người Ai Cập đã biết vận dụng vật liệu Composite từ khoảng 3.000năm trước Công nguyên, sản phẩm điển hình là vỏ thuyền làm bằng lau, sậy tẩmpitum về sau này các thuyền đan bằng tre chát mùn cưa và nhựa thông hay các váchtường đan tre chát bùn với rơm là những sản phẩm composite được áp dụng rộng rãitrong đời sống xã hội Hay người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất,

đá, cát sỏi làm vật liệu xây dựng Và ở Việt Nam, ngày xưa truyền lại cách làm nhàbằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật liệu cứng,mát về mùa hè và ấm vào mùa đông

Sự phát triển của vật liệu composite đã được khẳng định và mang tính độtphá vào những năm 1930 khi mà Stayer và Thomat đã nghiên cứu, ứng dụng thànhcông sợi thuỷ tinh; Fillis và Foster dùng gia cường cho Polyeste không no và giảipháp này đã được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay, tàuchiến phục vụ cho đại chiến thế giới lần thức hai Năm 1950 bước đột phá quantrọng trong ngành vật liệu Composite đó là sự xuất hiện nhựa Epoxy và các sợi giacường như Polyeste, nylon,… Từ năm 1970 đến nay vật liệu composite nền chấtdẻo đã được đưa vào sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và dân dụng,y

tế, thể thao, quân sự và ô tô, vv…

1.1.3 Đặc điểm

Vật liệu composite là vật liệu nhiều pha : trong đó các pha rắn khác nhau vềbản chất, không hòa tan lẫn nhau và phân cách với nhau bằng ranh giới pha Phổbiến nhất là loại composite 2 pha :

Pha liên tục trong toàn khối gọi là nền

 Pha phân bố gián đoạn được nền bao quanh gọi là cốt.

Trong vật liệu composite tỷ lệ hình dáng, kích thước, sự phân bố của nền và cốttuân theo quy luật đã thiết kế Tuy nhiên, tính chất của các pha thành phần được kếthợp lại để tạo nên tính chất chung của composite

1.1.4 Ưu, nhược điểm

a Ưu điểm:

Có nhiều loại chất làm nền và cốt được sử dụng để chế tạo composite Mỗiloại composite cụ thể có tính ưu việt riêng Do đó, cần có sự lựa chọn đúng tiêuchuẩn kỹ thuật để áp dụng phù hợp với mục đích sử dụng

Vật liệu composite là vật liệu có nhiều tính ưu việt và có khả năng áp dụngrộng rãi:

- Tính chất nổi bật là nhẹ, độ bền cao,cứng vững, chịu va đập, uốn kéo tốt

- Chịu hóa chất, không sét rỉ, chống ăn mòn Đặc tính này đặc biết thích hợp chobiển và khí hậu vùng biển

- Chịu thời tiết, chóng tia UV, chống lão hóa nên rất bền

- Dễ lắp đặt, có độ bền riêng và các đặc trưng đàn hồi cao

- Chịu nhiêt chịu lạnh chống cháy

- Cách điện, cách nhiệt tốt

- Chi phí bảo quản thấp, màu sắc đa dạng, thiết kế tạo dáng dễ dàng, đầu tư thiết bị

và tổ chức sản xuất không phức tạp, chi phí vận chuyển và sản xuất không cao…

- Không thấm nước, không độc hại

Sau đây là một bảng so sánh ngắn thể hiện tính ưu việt vật liệu composite của Công

ty cổ phần đầu tư và phát triển vật liệu composite Sao Đỏ, khi giới thiệu sản phẩm bể chứacomposite

- Bể thép thường xuyên bị rỉ sét, mọt

hoặc bông tróc lớp sơn bảo vệ

- Chất lượng mối hàn không đảm bảo,

- Có thể lựa chọn màu sắc tuỳ ý

- Khi cần có thể tháo ra, lắp lại dễ dàng

bẩn có thể bị quấn vào hệ thống sử dụng.

- Tuổi thọ kém, chịu áp suất, chịu hoá

chất kém, sớm lão hóa dưới ánh mặt

trời, cơ tính kém, kích thước giới hạn

- Bể composite hoàn toàn ngược lại

 Composite nền khoáng (gốm): bê tông, bê tông cốt thép, composite nền gốm,composite cacbon - cacbon Thường loại nền này kết hợp với cốt dạng: sợikim loại (Bo, thép, ), hạt kim loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua,gốm Nitơ, )

 Composite nền kim loại: nền hợp kim titan, nền hợp kim nhôm, Thườngkết hợp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo, ), sợi khoáng (cacbon, SiC, )

Composit nền kim loại hay nền khoáng chất có thể chịu nhiệt độ tối đa khoảng 600

÷ 1.000 °C (nền gốm tới 1.000 °C)

b Phân loại theo hình học của cốt hoặc đặc điểm cấu trúc:

 Vật liệu composite độn dạng sợi: Khi vật liệu tăng cường có dạng sợi, ta gọi

đó là composite độn dạng sợi, chất độn dạng sợi gia cường tăng cơ lý tínhcho polymer nền

 Vật liệu composite độn dạng hạt: Khi vật liệu tăng cường có dạng hạt, cáctiểu phân hạt độn phân tán vào polymer nền Hạt khác sợi ở chỗ nó không cókích thước ưu tiên

 Vật liệu composite cốt hạt và sợi: Bê tông là một loại composite (hay

compozit) nền khoáng chất Khi bê tông kết hợp với cốt thép tạo nên bê tông

cốt thép, thì đá nhân tạo tạo thành từ xi măng là vật liệu nền, các cốt liệu bê

tông là cát vàng và đá dăm thì là cốt hạt, còn cốt thép trong bê tông là cốtsợi

1.1.6 Cấu tạo của vật liệu Composite

Nền có vai trò sau đây:

 Liên kết toàn bộ các phần tử cốt thành một khối composite thống nhất

Composite

Liên tục Gián đoạn Lớp Tấm 3 lớpHạt mịn

 Tạo khả năng để tiến hành các phương pháp gia công vật liệu compositethành các chi tiết thiêt kế.

 Che phủ, bảo vệ cốt tránh các hư hỏng do tác dụng của môi trường

 Vật liệu nền (pha nền) trong cấu trúc của vật composite không chịu trực tiếptải trọng hay ứng suất tác dụng lên vật liệu Nó chỉ đóng vai trò trung giantruyền dẫn ứng suất hay tải trọng vào bên trong cho vật liệu đóng vai trò làchất độn (pha cốt)

Tuy nhiên, việc chọn lựa chọn lựa một vật liệu làm nền đóng một vai trò rất quantrọng định hình nên tính chất hóa học và cơ lý của vật liệu composite Sự hòa hợpgiữa pha nền và pha cốt cũng là một nhân tố quan trọng trong việc thiết kế cấu trúccomposite

Trong thực tế, người ta có thể sử dụng nhựa nhiệt rắn hay nhựa nhiệt dẻo làmpolymer nền:

 Nhựa nhiệt dẻo: PE (polyethylene), PS (polystyrene), ABS (acrylonytrilbutadien styrene), PVC (polyvynyl clorur)…độn được trộn với nhựa, giacông trên máy ép phun ở trạng thái nóng chảy

 Nhựa nhiệt rắn: PU (polyurethane), PP (polypropylene), UF, Epoxy,Polyester không no, gia công dưới áp suất và nhiệt độ cao, riêng với epoxy

và polyester không no có thể tiến hành ở điều kiện thường, gia công bằng tay(hand lay-up method) Nhìn chung, nhựa nhiệt rắn cho vật liệu có cơ tính caohơn nhựa nhiệt dẻo

Một số loại nhựa nhiệt rắn thông thường:

 Polyester:

Nhựa polyester được sử dụng rộng rãi trong công nghệ composite, Polyesterloại này thường là loại không no, đây là nhựa nhiệt rắn, có khả năng đóng rắn ởdạng lỏng hoặc ở dạng rắn nếu có điều kiện thích hợp Thông thường người ta gọipolyester không no là nhựa polyester hay ngắn gọn hơn là polyester

Polyester có nhiều loại, đi từ các acid, glycol và monomer khác nhau, mỗi loại

có những tính chất khác nhau Chúng có thể rất khác nhau trong các loại nhựa UPEkhác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố:

 Thành phần nguyên liệu (loại và tỷ lệ tác chất sử dụng)

ép khuôn mà không cần áp suất.

Polyester có thời gian tồn trữ ngắn là do hiện tượng tự đóng rắn của nó saumột thời gian Thông thường, người ta thêm vào một lượng nhỏ chất ức chế trongquá trình tổng hợp polyester để ngăn ngừa hiện tượng này

Nhà sản xuất có thể cung cấp nhựa ở dạng tự nhiên hay có dùng một số phụgia Nhựa có thể được sản xuất để chỉ cần cho xúc tác vào là sử dụng được Như đã

đề cập ở trên, cần phải có thời gian để polyester tự đóng rắn Tốc độ trùng hợp quáchậm cho mục đích sử dụng, vì vậy cần dùng chất xúc tác và chất xúc tiến để đạt độtrùng hợp của nhựa trong một khoảng thời gian nào đó

Khi đã đóng rắn, polyester rất cứng và có khả năng kháng hoá chất Quá trìnhđóng rắn hay tạo kết ngang được gọi là quá trình Polymer hóa Đây là phản ứng hoáhọc chỉ có một chiều Cấu trúc không gian này cho phép nhựa chịu tải được màkhông bị giòn

Cần phải chuẩn bị hỗn hợp nhựa trước khi sử dụng Nhựa và các phụ gia khácphải được phân tán đều trước khi cho xúc tác vào Phải khuấy đều và cẩn thận đểloại bỏ bọt khí trong nhựa ảnh hưởng quá trình gia công Điều này rất quan trọng dobọt khí còn trong nhựa sẽ ảnh hưởng tính chất cơ lý, làm cấu trúc sản phẩm bị yếu

Cần phải chú ý rằng việc dùng xúc tác và xúc tiến với hàm lượng vừa đủ sẽ cho vậtliệu những tính chất tốt nhất Nếu quá nhiều xúc tác sẽ làm quá trình gel hoá xảy ranhanh hơn, ngược lại, nếu ít xúc tác quá trình đóng rắn sẽ bị chậm lại.

 Vinylester

Vinylester có cấu trúc tương tự như polyester, nhưng điểm khác biệt chủ yếucủa nó với polyester là vị trí phản ứng, thường là ở cuối mạch phân tử do vinylesterchỉ có kết đôi C=C ở hai đầu mạch mà thôi Toàn bộ chiều dài mạch phân tử đềusẵn chịu tải, nghĩa là vinylester dai và đàn hồi hơn polyester Vinylester có ít nhómester hơn polyester, nhóm ester rất dễ bị thủy phân, tức là vinylester kháng nước tốthơn các polyester khác, do vậy nó thường được ứng dụng làm ống dẫn và bồn chứahoá chất

Hình 1.16 : Ứng dụng Vynylester trong việc lót đáy tàu

Nguồn : [5.2]

Khi so sánh với polyester thì số nhóm ester trong vinylester ít hơn, nghĩa làvinylester ít bị ảnh hưởng bởi phản ứng thủy phân Thường dùng vật liệu này như làlớp phủ bên ngoài cho sản phẩm ngập trong nước, như là vỏ ngoài của tàu, thuyền.Cấu trúc đóng rắn của vinylester có khuynh hướng dai hơn polyester, mặc dù để đạttính chất này, nhựa cần nhiệt độ cao sau đóng rắn

 Epoxy

Epoxy là đại diện cho một số nhựa có tính năng tốt nhất hiện nay Nói chung,epoxy có tính năng cơ lý, kháng môi trường hơn hẳn các nhựa khác, là loại nhựađược sử dụng nhiều nhất trong các chi tiết máy bay Với tính chất kết dính và khảnăng kháng nước tuyệt vời của mình, epoxy rất lý tưởng để sử dụng trong ngànhđóng tàu, là lớp lót chính cho tàu chất lượng cao hoặc là lớp phủ bên ngoài vỏ tàuhay thay cho polyester dễ bị thủy phân bởi nước và gelcoat

Nhựa epoxy được tạo thành từ những mạch phân tử dài, có cấu trúc tương tựvinylester, với nhóm epoxy phản ứng ở vị trí cuối mạch Nhựa epoxy không cónhóm ester, do đó khả năng kháng nước của epoxy rất tốt Ngoài ra, do có hai vòngthơm ở vị trí trung tâm nên nhựa epoxy chịu ứng suất cơ và nhiệt nó tốt hơn mạchthẳng, do vậy, epoxy rất cứng, dai và kháng nhiệt tốt.

Nhựa epoxy, ta dùng chất đóng rắn để tạo mạng không gian ba chiều Chấtđóng rắn ưa sử dụng là amine, được cho vào epoxy, lúc này giữa chúng sẽ xảy raphản ứng hoá học Thường nhóm epoxy sẽ phản ứng kết khối với nhóm amine, tạo

ra cấu trúc phân tử ba chiều phức tạp Amine kết hợp với epoxy theo một tỉ lệ nhấtđịnh, đây là yếu tố quan trọng vì việc trộn đúng tỉ lệ đảm bảo cho phản ứng xảy rahoàn toàn Nếu tỉ lệ trộn không đúng thì nhựa chưa phản ứng hoặc chất đóng rắncòn dư trong hỗn hợp sẽ ảnh hưởng đến tính chất sản phẩm sau đóng rắn

Để đảm bảo tỉ lệ phối trộn chính xác, nhà sản xuất thường công thức hoá cácthành phần và đưa ra một tỉ lệ trộn đơn giản bằng cách đo khối lượng hay thể tíchcủa chúng

Cả nhựa epoxy lỏng và tác nhân đóng rắn đều có độ nhớt thấp thuận lợi quátrình gia công Epoxy đóng rắn dễ dàng và nhanh chóng ở nhiệt độ phòng từ 5-

150oC, tuỳ cách lựa chọn chất đóng rắn Một trong những ưu điểm nổi bật củaepoxy là co ngót thấp trong khi đóng rắn Lực kết dính, tính chất cơ lý của epoxyđược tăng cường bởi tính cách điện và khả năng kháng hoá chất

Ứng dụng của epoxy rất đa dạng, nó được dùng làm: keo dán, hỗn hợp xử lý

bề mặt, hỗn hợp đổ, sealant, bột trét, sơn

b Pha cốt

Đóng vai trò là chất chịu ứng suất tập trung vì độn thường có tính chất cơ lýcao hơn nhựa Người ta đánh giá chất độn dựa trên các đặc điểm sau:

 Tính gia cường cơ học

 Tính kháng hoá chất, môi trường, nhiệt độ

 Phân tán vào nhựa tốt

 Truyền nhiệt, giải nhiệt tốt

 Thuận lợi cho quá trình gia công

 Giá thành hạ, nhẹ

Trong toàn khối compsite thì cốt phân bố không liên tục và rất đa dạng, phụthuộc vào loại composite cần chế tạo.

Với loại composite kết cấu: cốt là các kim loại bền ở nhiệt độ thường và nhiệt

độ cao, có môđun đàn hồi lớn, khối lượng riêng nhỏ

Các loại vật liệu cốt: Kim loại (thép không rỉ, W, B, Mo … ), chất vô cơ (cácbon, thủy tinh, gốm)

Hình dạng, kích thước, hàm lượng và sự phân bố của cốt ảnh hưởng rất mạnhđến tính chất composite

Tuỳ thuộc vào từng yêu cầu cho từng loại sản phẩm mà người ta có thể chọnloại vật liệu độn cho thích hợp

Có hai dạng độn:

 Độn dạng sợi :sợi có tính năng cơ lý hoá cao hơn độn dạng hạt, tuy nhiên, sợi

có giá thành cao hơn, thường dùng để chế tạo các loại vật liệu cao cấp như:sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi Bo, sợi cacbua silic, sợi amide…Cốt sợi cũng

có thể là sợi tự nhiên (sợi đay, sợi gai, sợi lanh, xơ dừa, xơ tre, bông…), cóthể là sợi nhân tạo (sợi thuỷ tinh, sợi vải, sợi poliamit…) Tuỳ theo yêu cầu

sử dụng mà người ta chế tạo sợi thành nhiều dạng khác nhau: sợi ngắn, sợidài, sợi rối, tấm sợi…

Hình 1.3: Một số dạng composite cốt sợi

Nguồn [1]

Một số sợi thông dụng

- Sợi thuỷ tinh: Sợi thủy tinh, được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy

tinh dệt), có đường kính nhỏ vài chục micro mét Khi đó các sợi này sẽ mất nhữngnhược điểm của thủy tinh khối, như: giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểmcủa thủy tinh dệt có thể chứa thêm những khoáng chất như: silic, nhôm, magiê,

cơ học hơn Thành phần tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh E(dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượng kiềm cao),sợi thủy tinh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S (độ bền cơ học

cao) Loại thủy tinh E là loại phổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được sử

dụng trong các ứng dụng riêng biệt Theo số liệu năm 1996, trên thế giới đã tiêu thụ

400.000 tấn sợi thủy tinh, trong đó : châu Âu 130.000 tấn, Bắc Mỹ 126.000 tấn, Nhật Bản 85.000 tấn…[1,80]

- Sợi hữu cơ: Sợi kenvlar cấu tạo từ hợp chất hữu cơ cao phân tử aramit, được giacông bằng phương pháp tổng hợp ở nhiệt độ thấp (-10 °C), tiếp theo được kéo rathành sợi trong dung dịch, cuối cùng được sử lý nhiệt để tăng mô đun đàn hồi Sợikenvlar và tất cả các sợi làm từ aramit khác như: Twaron, Technora, có giá thànhthấp hơn sợi thủy tinh như cơ tính lại thấp hơn: các loại sợi aramit thường có độ bềnnén, uốn thấp và dễ biến dạng cắt giữa các lớp

- Sợi Cacbon: Sợi cacbon chính là sợi graphit (than chì), có cấu trúc tinh thể bề mặt,tạo thành các lớp liên kết với nhau, nhưng cách nhau khoảng 3,35 A° Các nguyên

tử cacbon liên kết với nhau, trong một mặt phẳng, thành mạng tinh thể hình lụclăng, với khoảng cách giữa các nguyên tử trong mỗi lớp là 1,42 A° Sợi cacbon có

cơ tính tương đối cao, có loại gần tương đương với sợi thủy tinh, lại có khả năngchịu nhiệt cực tốt

- Sợi Bor: Sợi Bor hay Bore (ký hiệu hóa học là B), là một dạng sợi gốm thu đượcnhờ phương pháp kết tủa Sản phẩm thương mại của loại sợi này có thể ở các dạng:dây sợi dài gồm nhiều sợi nhỏ song song, băng đã tẩm thấm dùng để quấn ống, vảiđồng phương

- Cốt vải: Cốt vải là tổ hợp thành bề mặt (tấm), của vật liệu cốt sợi, được thực hiệnbằng công nghệ dệt Các kỹ thuật dệt vải truyền thống thường hay dùng là: kiểu dệtlụa trơn, kiểu dệt xa tanh, kiểu dệt vân chéo, kiểu dệt vải mô đun cao, kiểu dệt đồngphương Kiểu dệt là cách đan sợi, hay còn gọi là kiểu chéo sợi Kỹ thuật dệt cao cấpcòn có các kiểu dệt đa phương như: bện, tết, và kiểu dệt thể tích tạo nên vải đaphương

Việc trộn thêm các loại cốt sợi này vào hỗn hợp có tác dụng làm tăng độ bền

cơ học cũng như độ bền hoá học của vật liệu như: khả năng chịu được va đập; độgiãn nở cao; khả năng cách âm tốt ; tính chịu ma sát- mài mòn; độ nén, độ uốn dẻo

và độ kéo đứt cao; khả năng chịu được trong môi trường ăn mòn như: muối, kiềm,axít… Những khả năng đó đã chứng tỏ tính ưu việt của hệ thống vật liệu mới so với

các loại Polyme thông thường Và cũng chính vì những tính năng ưu việt âý mà hệthống vật liệu composite đã được sử dụng rông rãi trong sản xuất cũng như trongđời sống.

 Độn dạng hạt :thường được sử dụng là: silica, CaCO3, vẩy mica, vẩy kimloại, độn khoáng, cao lanh, đất sét, bột talic, hay graphite, carbon… khả nănggia cường cơ tính của chất độn dạng hạt dược sử dụng với mục đích sau:

 Giảm giá thành

 Tăng thể tích cần thiết đối với độn trơ, tăng độ bền cơ lý, hoá, nhiệt, điện,khả năng chậm cháy đối với độn tăng cường

 Dễ đúc khuôn, giảm sự tạo bọt khí trong nhựa có độ nhớt cao

 Cải thiện tính chất bề mặt vật liệu, chống co rút khi đóng rắn, che khuất sợitrong cấu tạo tăng cường sợi, giảm toả nhiệt khi đóng rắn

Hình1.2 : Liên kết pha nền và pha cốt

Để tăng cường độ rắn chắc giữa nền và cốt người ta có thể áp dụng các biệnpháp sau:

- Liên kết cơ học được thực hiện nhờ độ mấp mô trên bề mặt do lực masat như kiểu

Trên đây chúng ta đã nêu hai thành phần chủ yếu của composite là keo nhựa và

sợi gia cường Chất xúc tác và chất xúc tiến là thành phần thứ ba, chiếm một tỷ lệ

rất nhỏ: 1,2 – 3% so với trong lượng nhựa trong cấu trúc composite.[1,59]

Polyester liến kết với sợi thủy tinh là thông qua phản ứng hóa học liên kết nối ngang

để đóng rắn cho vật liệu Nhưng phải có chất xúc tác thì phản ứng mới được khởiđộng và phải có chất xúc tiến thì tốc độ phản ứng diễn ra nhanh chóng làm cho thờigian đông đặc và đóng rắn được rút ngắn theo ý muốn Do đó, tỷ lệ pha chế chấtxúc tác và xúc tiến cũng khá chặt chẽ quyết định chất lượng đóng rắn của sản phẫmcomposite

 Chất xúc tác

Các chất xúc tác chỉ được cho vào nhựa trước khi gia công Vai trò của chúng

là tạo gốc tự do kích động cho quá trình xúc tác phản ứng đồng trùng hợp.Tác nhân kích thích cho sự tạo thành gốc tự do có thể là chất xúc tiến, bức xạ ánhsáng, tia tử ngoại hay nhiệt độ

 Chất xúc tiến

Như đã nêu ở trên, ở nhiệt độ phòng các chất xúc tác chưa thể làm cho resinđông, đóng rắn nhanh chóng và toàn phần nếu không có chất xúc tiến pha vào resin.Chất xúc tiến là chất đóng vai trò xúc tác cho phản ứng tạo gốc tự do cuả chất xúctác Dùng chất xúc tiến sẽ giảm được nhiệt độ và thời gian đóng rắn một cách đáng

kể và có thể đóng rắn nguội Vì vậy thông thường các nhà cung cấp resin đã pha sẵnvào trong resin chất xúc tiến với hàm lượng 0,05 – 0,5% so với khối lượng của resin

để cung ứng ra thị trường Gồm các loại:

d Các chất phụ gia sử dụng trong quá trình sản xuất composite

 Chất pha loãng

Tính chất của polyester phụ thuộc không những vào hàm lượng nối đôi vànhóm este, vào mạch thơm hay thẳng, mức độ đa tụ mà còn phụ thuộc vào tính chấtcuả tác nhân nối ngang – monomer

Các monomer khâu mạch ngang được dùng để đồng trùng hợp với các nối đôitrong nhựa UPE, tạo kết ngang, thường là chất có độ nhớt thấp (dạng lỏng) nên còn

có tác dụng làm giảm độ nhớt của hỗn hợp, do vậy chúng còn được gọi là chất phaloãng Monomer pha loãng phải thỏa mãn các điều kiện sau:

 Đồng trùng hợp tốt với polyester, không trùng hợp riêng rẽ tạo sản phẩmkhông đồng nhất, làm ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm, hoặc còn sótlại monomer làm sản phẩm mềm dẻo, kém bền

 Monomer phải tạo hỗn hợp đồng nhất với polyester, tốt nhất là dung môi chopolyester Lúc đó nó hoà tan hoàn toàn vào giữa các mạch phân tử polyester,tạo thuận lợi cho phản ứng đóng rắn và tạo độ nhớt thuận lợi cho quá trìnhgia công

 Nhiệt độ sôi cao, khó bay hơi trong quá trình gia công và bảo quản

- Chất róc khuôn có tác dụng ngăn cản nhựa bám dính vào bề mặt khuôn.

- Chất róc khuôn dùng trong đắp tay là loại chất róc khuôn ngoài được bôi trựctiếp lên khuôn

- Một số chất róc khuôn: wax, silicon, dầu mỏ, mỡ heo…

 Chất làm kín

- Với khuôn làm từ các vật liệu xốp như gỗ, thạch cao thì cần phải bôi chất làmkín trước khi dùng chất róc khuôn

- Các chất làm kín xâm nhập vào các lỗ xốp, ngăn chặn nhựa bám vào

- Một số chất làm kín: Cellulose acetate, wax, silicon, stearic acid, nhựafurane, véc ni, sơn mài…

 Chất tẩy bọt khí

- Bọt khí làm sản phẩm composite bị giảm độ chịu lực, độ chịu thời tiết vàthẩm mỹ bề mặt

- Lượng thường sử dụng: 0,2 – 0,5% lượng nhựa

Lưu ý: nên cho chất tẩy bọt khí vào nhựa trước khi dùng các thành phần khác

công vật liệu này đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng Đại chiến thế giới thứhai nhiều nước đã sản xuất mày bay, tàu chiến và vũ khi phụ vụ cho cuộc chiến này.Cho đến nay thì vật liệu Composite polyme đã được sử dụng để chế tạo nhiều chitiết, linh kiện chế tạo ôtô; dựa trên những ưu thế đặc biệt như giảm trọng lượng, tiếtkiệm nhiên liệu, tăng độ chịu ăn mòn, giảm độ rung, tiếng ồn và tiết kiệm nhiên liệucho máy móc:

- Ngành hàng không vũ trụ sử dụng vật liệu này vào việc cuốn cánh máy

bay, mũi máy bay và một số linh kiện, chế tạo các bộ phận trên máy baynhư kết cấu khung xương, thân máy bay, cánh, bộ phận dẫn hướng, máymóc khác của các hãng như Boeing 787, 676 Airbus 310 Theo thống kêcủa hãng máy bay Boeing, chiếc Boeing Dreamliner 787 sử dụng đến50% composite trên toàn bộ trọng lượng …

Hình 1.5: Ứng dụng vật liệu composite trên máy bay A380

- Ngành thể thao, các đồ dùng thể thao như gậy gôn, vợt tennit… và các

ngành dân dụng, quốc kế dân sinh khác

- Vật liệu composite cốt sợi thủy tinh có tính trong suốt đối với sóng rada,

đặc tính này rất quan trọng trong các ứng dụng quân sự Nó còn được sửdụng nhiều trong công nghệ vũ trụ

- Vật liệu composite trong ngành vận tải : Ứng dụng của composite trong

ngành vận tải là rất lớn Loại vật liệu mới này cho phép chế tạo các

phương tiện vận tải nhẹ hơn Điều đó đồng nghĩa với việc tiết kiệmnhiên liệu, tăng khả năng chuyên chở và giảm ô nhiễm môi trường.Composite được sử dụng chế tạo thân và các chi tiết yêu cầu tính năng

kỹ thuật cao trong các xe đua cũng như xe ô tô thương mại Ngày naycác toa xe tàu hỏa cũng được chế tạo bằng vật liệu composite Hiệu quảcủa nó làm giảm thiểu tự trọng của các toa xe và đoàn tàu, tăng lượnghàng chuyên chở, tăng hiệu suất vận tải đường sắt Đặc biệt hơn, vớiyêu cầu ngày càng khắt khe về bảo vệ môi trường, các dòng động cơmới như động cơ điện, fuel cell được đưa vào ứng dụng trong thị trường

xe cơ giới Hạn chế của các loại động cơ mới này là dung tích acquy sửdụng cho xe không cao, hạn chế tính cơ động của xe, trong khi giảmtrọng lượng xe là rất cấp thiết cho các phương tiện sử dụng công nghệxanh Do đó, vật liệu composite được sử dụng tối đa trong chế tạo thân

vỏ và các chi tiết trong thế hệ xe sạch này

- Vật liệu composite trong ngành đóng tàu : Composite được sử dụng

rộng rãi trong việc chế tạo các loại tàu thuyền, xuồng cỡ nhỏ, cano dochi phí đầu tư chế tạo phương tiện bằng vật liệu này thấp hơn sản phẩmcùng loại sử dụng chất liệu bằng gỗ, nhôm hoặc thép Bên cạnh đó, yêucầu về tay nghề của công nhân cũng đơn giản hơn Vật liệu composite

sử dụng cho đóng tàu, mang lại lợi ích cao bảo dưỡng rất ít, không bị ănmòn, hen rỉ hay ảnh hưởng của môi trường nước biển

b Việt Nam:

Ở các nước phát triển trên thế giới thì vật liệu composite đã được phát triển

từ lâu, nhưng ở nước ta thì composite được xem là vật liệu mới, bởi thời gian đưavào ứng dụng và phạm vi ứng dụng ở nước ta vẫn còn chưa lâu và chưa nhiều.Vật liệu composite sợi thủy tinh được bắt đầu nghiên cứu và áp dụng ở nước ta

từ 1988, khởi đầu là canô, xuồng nhỏ với tư cách là vật liệu mới Đến đầu thập kỉ 90của thế kỉ 20, một vài đơn vị sản xuất composite đã hình thành với các sản phẩmghe, thuyền, bồn chứa kích thước không lớn, đặt biệt là ở đồng bằng sông CửuLong Tuy nhiên composite thực sự phát triển tử 1995, hiện nay trong toàn quốc cóhơn 40 đơn vị lớn nhỏ, nhưng chỉ một số đơn vị chuyển sản xuất mặt hàng

composite, còn lại kết hợp với các sản phẩm nhựa khác, với nhìêu sản phẩm đadạnh như: ghe, thuyền, canô, tàu cảng vụ, câu trượt, máng trượt, bể bơi, bồn tắm,tráng trí nội ngoại thất, các công trình phục vụ đô thị, các ngành thiết bị giáo dục,các giải phân cách đường giao thông, hệ thống tàu xuồng, hệ thống máng trượt,máng hứng và ghế ngồi, mái che của các nhà thi đấu, các sân vận động và các trungtâm văn hoá… nông thôn, công trường, nhà máy, ứng dụng trong y học, tại khoarăng của bệnh viện trung ương Quân đội 108 đã sử dụng vật liệu Composite vàotrong việc ghép răng thưa, làm răng giả, và đặc biệt là ứng dụng vào ngành sản xuấtcác linh kiên, cấu kiện, đóng thùng ô tô, đóng thùng xe tải, đóng thùng xe đônglạnh, xe bus và những bộ phận khác của ô tô,……

Hình1.15: Ứng dụng vật liêu composite làm thùng rác công cộng

Nguồn [5.2]

Hình 1.7 :Ứng dụng vật liệu composite trong nội thất

Vật liệu composite được áp dụng hầu hết ở các ngành, các lĩnh vực của nền

kinh tế quốc dân Tính riêng nhựa dùng để sản xất vật liệu composite được tiêu thụ

ở Việt Nam khoảng 5.000 tấn mỗi năm; tại Hà Nội đã có 8 đề tài nghiên cứu về composite cấp thành phố được tuyển trọn [4,25] Hiện nay, ở Bình Thuận chưa có con số thống kê cụ thể, ước lượng có khoảng trên 500 thuyền vỏ gỗ đã được bọc composite [5.2]

Về công nghệ, ở nước ta chủ yếu là công nghệ trải tay, công nghệ phun và cáccông nghệ tiên tiến khác vẫn còn ít được áp dụng Tuy nhiên sản phẩm composite

đã và đang có xu thế phát triển ở nước ta với nhiều sản phẩm phục vụ đời sống vàcông nghiệp hữu hiệu

c Một số vật liệu composite thông dụng hiện nay

 Composite hạt thô nền gốm: điển hình là bê tông, cốt là tập hợp các hạt rắn:

đá, sỏi,… liên kết bởi nền là xi măng Bê tông atphan (nền là xi măngatphan) dùng rải đường, làm cầu, cống … Bê tông với nền là xi măng pooclăng sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cửa, các công trình,…

kế Gồm các loại sau đây:

 Composite sợi thủy tinh: hiện tại là loại vật liệu thông dụng nhất, cốt là sợithủy tinh, nền là polyeste, đôi khi dùng bakêlit

Ứng dụng: chế tạo mui xe hơi, cửa, thùng xe lạnh, sitec, mũi máy bay, vỏbảo vệ buồn lái tàu vũ trụ

 Composite sợi các bon: Cốt là sợi carbon hay sợi carbon thủy tinh Nền làêpoxiphê non, polyeste hay carbon

Ứng dụng: chế tạo thân máy bay quân sự, phần lái cánh tàu bay, thùng xehơi, công nghiệp tàu thủy, vật liệu cách nhiệt của động cơ, đĩa ma sát,…

 Composite sợi hữu cơ: Cốt là sợi polyme, nền là polyme

Ứng dụng: chế tạo vật liệu cách nhiệt, cách điện, các kết cấu ô tô, máy bay,

…

1.2 Một số phương pháp gia công và chế tạo vật liệu composite

1.2.1 Công nghệ lăn tay

Hình1.8: Minh họa phương pháp lăn tay

Nguồn [3]

Kỹ thuật lăn tay được thực hiện bằng cách tẩm ướt sợi thủy tinh với nhựalỏng (có thể đã được pha hoặc chưa pha chất đóng rắn) Sản phẩm làm từ quy trìnhnày là những sản phẩm quá lớn không thể sản xuất từ những phương pháp khác Kỹthuật này dùng để sản xuất các sản phẩm với số lượng ít và có đầu tư cho sản xuấttháp Ví dụ: tàu thuyền, bồn chứa hóa chất, thùng xe tải…

thuật súng phun sản phẩm được hoàn thành nhanh hơn kỹ thuật đắp tay và có thểdùng kèm theo phương pháp phủ và có thể tự động hóa Ta cũng có thể dùng kỹthuật súng phun để sửa chữa hoặc gia cường thùng chứa kim loại ở bên trong hoặcbên ngoài, hồ bơi và các cấu trúc chống ăn mòn Súng phun còn có thể sản xuất cácpano bảo vệ máy, bồn tắm, thùng xe tải…

1.2.3 Công nghệ pulltrusion

Đây là kỹ thuật dùng để sản xuất các sản phẩm profile composite bằng cáchkéo sợi qua bộ phận tẩm ứơt nhựa, định hình và đóng rắn Nguyên liệu sử dụng làdạng thủy tinh sợi roving kết hợp với nhựa nhiệt rắn ở dạng lỏng như nhựapolyester hay nhựa epoxy Ngày nay kỹ thuật pultrusion được dùng rộng rãi ở Nhật,Thụy Sĩ, Anh, Đức …Các sản phẩm của phương pháp này thường có dạng ống haythanh, được dùng trong kỹ thuật điện và chống ăn mòn

Ngoài ra trên thế giới với những sản phẩm kỹ thuật cao, người ta đã sử dụngcác phương pháp gia công tiên tiến và phức tạp hơn ví dụ như:

1.2.4 Công nghệ đúc nén

Công nghệ này dùng máy dưới áp lực và có gia nhiệt, khuôn gồm 2 nửa đực và cái Dưới áp lực của lực nén và cùng với gia nhiệt tại khuôn, phản ứng đóng rắn diễn ra làm cho sản phẩm đóng rắn hoàn toàn Công nghệ này ứng dụng khi sản xuất với số lượng lớn , sử dụng áp lực nén cao phù kợp cho sản xuất các chi tiết lớn theo module và cho sản phẩm nhẵn cả hai mặt, hình dạng chính xác theo khuôn Ở Việt Nam, công nghệ này dường như chưa được áp dụng do đầu tư thiết bị còn cao.

1.2.5 Công nghệ quấn sợi

Hình 1.9 : Minh họa phương pháp quấn sợi

Nguồn [3]

Sản xuất những thùng chịu áp suất hình trụ, hình cầu Làm sản phẩm dạngống, các ống dẫn Oxy, gas và khí khác Làm vỏ động cơ phản lực, cánh máy baytrực thăng, các bộ phận của tàu vũ trụ Những thùng chứa rất lớn đặt ngầm dưới đất(để chứa xăng, dầu, muối, acid, kiềm, nước v.v…) Nâng cấp, thay thế và sửa chữatất cả các đường ống trong đô thị, ống bằng vật liệu composite làm việc lâu bền,không bị ăn mòn, giảm sự phá hủy đường ống ngay cả ở áp suất cao.

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÙNG XE COMPOSITE

2.1 Lịch sử hình thành và phát triển

Sau nhiều thập kỉ bị giới hạn chỉ được ứng dụng trong các ngành côngnghiệp hàng không vũ trụ, quân sự và thể thao thì nay vật liệu composite đã từngbước khẳng định chỗ đứng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau Cùng với sựquan tâm của các tổ chức, và các công trình nghiên cứa đã tạo điều kiện cho vật liệucomposite có những cơ hội mới nhưng vẫn vấp phải sự cạnh tranh gay gắt trong cáclĩnh vực kỷ thuật, văn hóa , nhưng với những ưu điểm vược trội đã giúp nó nângcao khả năng cạnh tranh với các loại vật liệu truyền thống

Kim loại là một vật liệu truyền thống đã đi cùng và phát triển cùng với công

nghệ ô tô từ 1913, bởi chiếc xe đầu tiên của hãng Henry Ford Theo báo cáo, Hội

đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ (National Research Council - NRC), năm 2004 trung bình một chiếc ô tô chứa khoảng 2233 pound thép (chiếm khoảng 55% trọng lượng xe), và 331 pound còn lại (tương đương 8% trọng lượng xe) là sắt [2]

Năm 1994, các nhà sản xuất xe ô tô của Mỹ đã tin rằng vật liệu composite làchìa khóa thành công cho nền công nghiệp sản xuất ô tô trong tương lai để giảmtrọng lượng xe đáng kể và tiết kiệm nhiên liệu Vật liệu composite là sự kết hợp củamột loại polyme với sợi thủy tinh cùng với các chất xúc tiến, xúc tác và phụ giakhác nhau tạo nên độ bền, và độ cứng vững, sẽ tạo nên một chiếc xe có trọng lượng

ít hơn và ít bị ăn mòn hơn so với các bộ phận được làm bằng thép Ngoài ra một chitiết bằng vật liệu composite có thể thay thế cho nhiều chi tiết phụ được làm bằngthép, do đó làm giảm chi phí lắp ráp Các nhà sản xuất ô tô của Mỹ gồm: Chrysler,General Motors (GM) và Ford đã cộng tác và thành lập nên Automotive CompositesConsortium (ACC) để tiếp tục nghiên cứu và phát triển vật liệu composite có khảnăng chịu lực tốt, các công trình nghiên cứu và hợp tác đã được tiến hành, cuộcchạy đua về vật liệu mới trong ngành ô tô đã thực sự bắt đâu Nhưng sau đó các bộphận làm bằng vật liệu composite đã bị hạn chế sản xuất về quy mô cũng như khảnăng chịu tải nặng Các bộ phận này chỉ có thể được sản xuất với sản lượng thấp do

tỷ lệ phế liệu cao và quy trình sản xuất kéo dài Các nhà nghiên cứu ACC đã đề xuất

phát triển một mẫu thùng xe bán tải đầu tiên như là một cuộc thử nghiệm với mộtcấu trúc lớn, mạnh mẽ và bền chắc Sự nghiên cứu và phát triển của họ yêu cầu cần

có sự hợp tác chặc chẽ giữa các ngành cùng với các thiết bị tiên tiến và hiệnđai ACC đã ứng dụng các chương trình công nghệ tiên tiến cho một chương trình

dự án trong hai năm như là mục tiêu của năm 1994, và dự án bắt đầu vào năm1995

Họ đề xuất một dự án phát triển quy trình sản xuất mà có thể bao gồm việcphân tích,thiết kế, thử nghiệm, chứng minh việc sản xuất với số lượng lớn, chi phíthấp và phương pháp sản xuất một thùng xe composite Điều này sẽ làm giảm khốilượng của thùng xe đáng kể nhưng các chi tiết vẫn đảm bảo độ bền chắc và khảnăng chịu lực tốt Vật liệu composite có thể chống lại vết lõm, vết trầy xước, chống

ăn mòn và rỉ sét, đó là những vấn đề mà ta vẫn thường gặp phải khi dùng kết cấuthép Hơn nữa, vật liệu composite nhẹ hơn rất nhiều so với thép.Tuy nhiên, công nghệ này chưa được chứng minh và có nguy cơ kéo theo rủi rođáng kể, vì sự liên quan của nhiều khía cạnh thiết kế cùng xảy ra với nhau,chẳnghạn như vị trí sợi, đúc phôi, quy trình chế tạo Tỷ lệ phế liệu là 30% và thời giancủa chu kỳ sản xuất từ 20 đến 40 phút của các quá trình đúc điển hình chất lỏng đãđược giảm

Nếu thành công, dự án này sẽ, lần đầu tiên, tạo điều kiện năng cao sản xuấtvới số lượng lớn, các bộ phận phức tạp từ composite Hội đồng chấp thuận đề nghị

và phát triển bắt đầu vào năm 1995 Các dự án dựa trên hơn 20 nhà thầu phụ đểcung cấp nguyên vật liệu, thiết bị, và thử nghiệm nếu thành công thì cơ sở hạ tầngmới được thành lập sẽ đảm bảo thương mại hóa nhanh chóng các bộ phận sau khi

dự án kết thúc

Công nghệ mới sẽ giúp các nhà sản xuất và nhà cung cấp sản xuất ra các bộphân ô tô gọn nhẹ hơn, tiết kiệm nhiên liệu, tăng khả năng cạnh tranh sản phẩm ô

tô, sẽ giúp thúc đẩy khả năng cạnh tranh toàn cầu của ngành công nghiệp ô tô Mỹ

Kỹ thuật sản xuất phát triển trong dự án này cũng có thể được áp dụng cho một loạtcác sản phẩm bổ sung cho hàng không vũ trụ, nội thất, y tế, và các ứng dụng giải trí

Trong suốt quá trình thành công của dự án, ACC cùng với các nhà cung cấp

đã phát minh và phát triển các quy trình công nghệ, máy công cụ, và các dữ liệu cần

thiết để tạo nên cấu trúc vật liệu composite Các dự án phát triển thùng xe tải đã điđến việc thành lập Trung tâm Quốc gia Composite (NCC) vào năm 1996, được tàitrợ một phần do chính phủ của bang Ohio.

Sau khi việc tài trợ cho ATP kết thúc vào đầu năm 1997, ACC tiếp tục pháttriển các thùng xe nguyên mẫu cho ba năm nữa với sự hỗ trợ từ Bộ Nănglượng, NCC, và ba công ty sản xuất ô tô Các thử nghiệm được mở rộng đã chứngminh độ chắc chắn những của chiếc xe tải nhỏ và độ bền của thùng xe Từ năm

2001, GM và DaimlerChrysler (Chrysler sáp nhập với Daimler- Benz để trở thànhDiamlerChrysler vào năm 1998) đã thương mại hóa một số bộ phận bằng cách sửdụng công nghệ này cùng với nhiều dự định trong tương lai Ford vẫn tiếp tục pháttriển, nhưng vẫn chưa thương mại hóa sản phẩm tại thị trường Mỹ Lợi ích của côngnghệ này đã mở rộng vượt ra ngoài ngành công nghiệp ôtô Ví dụ, các vật liệucomposite bền đang được sử dụng cho các bộ phận máy bay, tàu biển, mũ bảo hiểmcủa lính cứu hỏa

Để gặt hái thành công trong ngành ô tô, vật liệu composite đã được nghiêncứu ứng dụng chế tạo khung, thùng xe nhằm tạo ra những sản phẩm cao cấp Vậtliệu tổng hợp sợi thủy tinh cao phân tử với những tính năng vượt trội và giá cả cạnhtranh hơn so với nhôm, thép, và sợi cacbon tổng hợp là quá tốn kém, nó đã được sửdụng trong ngành công nghiệp ô tô với các chi tiết nhỏ thì sau đó nó đã được ứngdụng trong đóng thùng xe, với một kết cấu lớn, đòi hỏi độ bền chắc, chịu lực tốt vàcứng vững, và đã gặt hái được thành công vào năm 1996

Ngày 31/03/2011 tại Southfield, Michigan thì hội đồng nghiên cứu ô tô Hoa

Kì, và tổ chức hợp tác công nghệ bao gồm tập đoàn Chrysler, công ty Ford Motor

và General Motor đã được hiệp hội ô tô Hoa Kỳ trao bằng sáng chế ứng dụng thànhcông vật liệu composite trong đóng thùng xe

 Ứng dụng vật liệu composite sợi thủy tinh trong sản xuất thùng xe ô tô.

Hiệp hội các nhà nghiên cứu bắt đầu với thiết kế bằng máy tính, kỹ thuật vàphân tích phần tử hữu hạn đã phát triển một thùng nguyên mẫu xe ảo Các thông sốcần thiết để phần mềm mô phỏng chi tiết bằng hình học, cùng với các thuộc tính củakhung sợi thủy tinh dùng để thiết kế nên thùng xe bán tải, và cấu trúc nhựapolyunethane đảm bảo các sợi liên kết với nhau tạo nên một bề mặt nhẵn

Bốn mục tiêu chính của các nhà nghiên cứu :

 Song song với công nghệ phát triển dự án ACC là sử dụng sợi thủy tinh

để tạo hình trước Các nhà nghiên cứu sẽ kết hợp các sợi thủy tinh và chấtkết dính trên bề mặt để tạo nên phôi, phôi được gia nhiệt từ 3000F- 4000F,sau đó di chuyển phôi vào khuôn, nơi mà người ta sử dụng áp lực để tạo

ra hình dạng cuối cùng của nó

 Phát triển quy trình công nghệ phun trực tiếp polyurethane vào các khuônmẫu có chứa các phôi, và điều chỉnh thời gian lưu hóa, áp suất, lớp vảisợi thủy tinh và nhiệt độ

 Phát triển công nghệ sử dụng chất kết dính để hợp chất tham gia cấu trúckết hợp tốt với khung sường kim loại của xe tải

 Phát triển công nghệ tạo nên sản phẩm chất lượng cao, giá thành sản xuấtthấp, trong đó yêu cầu với việc thử nghiệm chất polyurethane và tỷ lệ.Các tiến bộ trong công nghệ đúc và công nghệ phôi sợi thủy tinh đã đạt đượcyêu cầu bền chắc để thay thế các bộ phận trước đây được làm bằng thép

Các nghiên cứu yêu cầu các thuộc tính cụ thể của mẫu ban đầu:

 Tính chất phù hợp: Khuôn của thùng xe bán tải có hình dạng rất phứctạp, và các sợi thủy tinh phải được sử dụng đúng cách và phù hớp vớihình dạng này Mặt dưới được tôi them độ cứng và khả năng chịu lựctốt

 Độ dày: Các nghiên cứu cần thiết các phôi phải nhỏ gọn, nhưng phải

đủ để lấp các khoảng trống của bề mặt khuôn

 Tính đồng nhất: Các nghiên cứu cho thấy các sợi cần thiết được địnhhướng để đạt được độ bền thống nhất và độ cứng để đáp ứng yêu cầuthực hiện và các sơi đồng nhất để keo có dòng chảy tốt

 Kích thước lưới: Cần có sự điều chỉnh phù hợp với các cạnh củakhuôn để tránh sự không đồng đều chiều dày của lớp

 Chu kỳ thời gian: Các nghiên cứu yêu cầu nguồn cung cấp đầy đủ vàphù hợp với tỷ lệ dự kiến là một phần sản xuất so với 15 phần/h

Các nghiên cứu phát triển công nghệ SRIM:

ACC tạo mẫu ban đầu với chất lượng cao bằng sợi thủy tinh Việc sử dụngmẫu ban đầu là quan trong để đạt được quá trình đúc SRIM nhanh chóng với tỷ lệphế liệu thấp.

Các nhà nghiên cứu đã đạt được mục tiêu về thời gian để sản xuất hoàn thànhmột thùng xe tải có cổng sau và vỏ trong 4 phút Họ đã cân bằng được phản ứng đặctrưng polyurethane (như nhiệt độ, thời gian đóng rắn và đông đặt, thời gian lưuhóa), điều kiện của các quá trình bao gồm tỷ lệ, số lượng vị trí phun và lực ép Vàđặt điểm phôi như: tỷ lệ phần trăm khối lượng chất xơ và tính đồng nhất của phôi

Phôi cổng sau bao gồm hai lớp vỏ bằng sợi thủy tinh quấn bên ngoài và ởgiữa là lỗi xốp Mật độ thấp bên trong lõi xốp tạo nên cấu trúc hoàn hảo cho quátrình đúc Các nhà nghiên cứu có thể tạo ra mẫu, cắt, lắp ráp vỏ cổng sau trong thờigian yêu cầu là 4 phút Họ tối ưu hóa các đặt tính vật chất để đạt được trọng lượng

và chi phí tiết kiệm Họ đã thực hiện nghiên cứu cùng với viện nghiên cứu polymecủa trường đại học Detroit’s Mercy để giảm thời gian chế tạo lõi, dựa trên tính chấtcủa nhựa polyurethane Cuối cùng họ đã sản xuất thành công 50 lõi xốp Trongtương lai sẽ tập trung vào điều chỉnh hóa học để tạo xốp để giảm thời gian chu trình

Ba thông số quan trong đã được xác định là: thấm ướt resin, thấm phôi( chophép chất lỏng polyurethane đi xuyên qua), và lực ép (áp lực) Trong thời giannghiên cứu họ đã thử nghiệm với các áp lực khác nhau, các nhà nghiên cứu đã chỉ

ra rằng qua ít áp lực dẫn đến chất lượng khuôn mẫu không tốt Họ đã dự kiến sửdụng SRIM với sức ép là 500 tấn, nhưng mô hình mà máy tính cho thấy là áp suấtđược cung cấp quá thấp Các nhà nghiên cứu cần thêm kinh phí bổ sung vì họ muốn

sử dụng SRIM với một sức ép lớn hơn May mắn thay, chính quyền bang Ohio đãtiếp tục cung cấp kinh phí đáng kể để tạo điều kiện xây dựng một cơ sở sản xuấtcomposite vào năm 1996 (tài trợ cho ATP trong suốt dự án), và nó được gọi là hệthống trung tâm công nghệ quốc gia composite Các thùng xe bán tải đâu tiên củaACC là dự án đầu tiên được thực hiên tại NCC Năm 1997 NCC đã có được côngnghệ SRIM với sức ép 1000 tấn để sử dụng vào dự án ACC Tuy nhiên vẫn phải cónhững thiết kế bổ xung để hoàn thiện hơn mẫu thùng xe bán tải Sau khi kết thúc dự

án tài trợ ATP trong năm 1997, ACC tiếp tục làm việc tại NCC Các nhà nghiên cứu

ướt tính rằng học cần mốt sức ép lớn hơn nữa là 2000 tấn để có thể ép nhựa thẳnghơn.

Năm 1997 ACC, các công ty cung cấp và NCC tiếp tục phát triển công nghệSRIM và đáp ứng được mục tiêu của chương trình Mẫu thùng xe sử dụng côngnghệ SRIM của ACC nhẹ hơn so với cấu trúc tương đương bằng thép trước đây(thùng xe tải nhẹ hơn 36 pound tương đương 33%), đã đáp ứng yêu cầu chế tạothùng xe tải và có đặt tính bền chắc hơn so với thép ACC đã chứng minh được tínhkhả thi của mục tiêu năng suất của nó và chi phí một mô hình so sánh với chi phísản xuất thùng xe bằng thép duy nhất là 50000 đơn vị/năm

Trong một chương trình độc quyền tiến hành thử nghiệm thùng xecomposite, General Motor đã phát triển vào năm 1998 và 1999 đã đầu tư hơn 60triệu USD Các kỷ sư đã thử nghiệm 48 chiếc xe bán tải trong các điều kiện môitrương tồi tệ nhất ở Bắc Mỹ: mỏ photphát và lưu huỳnh, trong các môi trường hóachất, và lĩnh vực hắc ín Họ lái xe tải trong hai năm và 1,2 triệu Km trong nhiệt độdao động từ -400F – 1700F, tất cả các thùng xe composite đều đạt được mức hư hạitối thiểu Công nghệ SRIM thùng xe tải composite của GM đã giành được giảithưởng của tạp chí Popular Science vào năm 1999 và tạp chí này đã gọi đó là “mộtbước đột phá trong sử dụng cấu trúc vật liệu tổng hợp” GM tung ra thị trường vớisản phẩm thùng xe tải composite thông dụng với giá 850$ vào năm 2001 được ứng

dụng trên chiếc Chevrolet Avalanche (tiêu chuẩn trên tất cả các mẫu với 53000 sản

phẩm được bán ra năm 2001, 90000 vào năm 2002 và 93000 vào năm 2003) GM tiếp tục ứng dụng trên chiếc Cadillac Escalade (với 546 sản phẩm được bán 2001,13000 năm 2002 và 11000 năm 2003)[2]

Ford cũng tập trung vào công nghệ sản xuất phôi Công ty đã phát triển vàđưa sản phẩm vào thị trường, nhưng vẫn chưa thương mại hóa sản phẩm tại thịtrường Mỹ

Daimler Chrysler đã thương mại hóa vào năm 2005 với các sản phẩm sàn xetải nhỏ và nó được sản xuất bởi công nghệ SRIM

Mặc dù các nhà sản xuất không tính đến việc tiết kiệm nhiên liệu khi sản

xuất thùng xe composite nhưng với việc giảm khối lượng đáng kể so với thép là

15-33% thì cũng đồng nghĩa với việc tiết kiệm nhiên liệu là 4-20%.[2]

2.2 Công nghệ đóng thùng xe tải ở Việt Nam.

Với lợi thế rất lớn về vốn, về công nghệ sản xuất, phương Tây đã đi đầutrong việc ứng dụng vật liệu composite vào công nghiệp ô tô Ở Việt Nam, vật liệucomposite đã được biết đến khá lâu nhưng việc ứng dụng vật liệu mới này trongviệc đóng thùng xe tải thì còn hạn chế

Một số công ty chuyên về xe tải, cũng đã bắt đầu du nhập công nghệ sản xuấtcomposite với những phương pháp sản xuất đơn giản ít tốn kém để sản xuất nhữngthùng xe composite đầu tiên, đi đầu trong công việc này phải kể đến là Auto Quyền,Auto Hoàng Long…Các công ty không ngừng đầu tư nhà xưởng, công nghệ, trangthiết bị máy móc hiện đại, hoàn thiện hơn về mẫu mã thiết kế, cùng với độ bền củasản phẩm nhằm phục vụ sản xuất ngày càng tốt hơn Đào tạo nâng cao kỹ năng quản

lý cho cán bộ sản xuất và công nhân có tay nghề cao, luôn sẳn sàng đáp ứng kịp thờimọi nhu cầu của quý khách

Cùng với các công ty lớn kể trên, là sự phát triển của một số garage nhỏ lẻ,với công nghệ học hỏi được từ các công ty lớn như Bách Nghệ garage…cũng đãđáp ứng được phần nào trong thị trường sản xuất thùng xe tải composite Tuy nhiên,

do sự yếu kém về tài chính và công nghệ sản xuất, họ chỉ có thể đáp ứng ra thịtrường những loại thùng xe dành cho xe tải hạn nhẹ và trung bình

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THÙNG XE COMPOSITE 3.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT VẬT LIỆU COMPOSITE

3.1.1 Nguyên liệu sản xuất vật liệu composite

a Gelcoat

 Yêu cầu kỹ thuật Gelcoat trắng: LB 9777 (trắng):

- Tính đàn hồi tốt, dễ ổn định, dễ pha màu

- Không cong lõm, không chảy nhờ đặc tính thixotropic Nếu sử dụng đúng kỹ thuậtgelcoat không tao ra bọt khí

- Thời gia đông và đóng rắn phải chuẩn xác đảm bảo cho quy trình theo đúng tiếnđộ

- Chịu nước tốt, tránh hiện tượng dộp bề mặt

- Khả năng phủ kính và đắp tốt, phải có tính ứng dụng tốt mỗi khi trải và, đắp cáckhuyết tật trong sửa chữa và bảo trì

- Năng suất phủ bề mặt với chiều dày 18±2mils: 1 lít/1,5m2

- Tính phủ kín ở chiều dày 18±2 mils: luôn kín hoàn toàn bề mặt

- Chỉ số axit: 12÷24mgKOH/g

- Điểm bắt cháy: 31,80C

- Chỉ số chống cháy ở 250C: 6,3÷7,3

- Độ nhớt ở 250C(RVF/sp5/4rpm): 38000÷46000 cps

Bảo quản và vận chuyển: Phải được bảo quản nhiệt độ thấp hơn 250C Để đảm bảo

sự ổn định tối đa và duy trì tính chất nhựa tối ưu, tránh tiếp xúc với các nguồn nhiệtnhư ánh sáng mặt trời trực tiếp và các ống dẫn hơi nước Được lưu trữ trong cácthùng đóng kín

b Nhựa polyester chưa bão hòa 268 QBT - 268 QBTN

 Đặc điểm :

Nhựa 268 QBTN là 1 loại nhựa polyester chưa bảo hòa, đóng rắn nhanh, thuộc loạiorthopthalic, thường dùng để làm tẩm thấm thông thường Nó không chứa sápnhưng có chất xúc tiến Phản ứng tỏa nhiệt ở mức trung bình, thấm ướt sợi thủy tinhtốt, thời gian đông và đóng rắn tương đối nhanh đảm bảo cường độ của các lớp giacường, thường đựơc gia cường bằng sợi thủy tinh Nó dễ gia công, có thể sử dụnggia công bằng tay hay dùng súng phun Nhựa 268 QBT được xem như một loạipolyester thông dụng nhất, được sử dụng trong nhiều loại lĩnh vực khác nhau.Nhựa 268 QBT là loại nhựa Polyester tương tự như nhựa 268 QBTN, nhưng khác ởchổ là nó chứa sáp

 Ứng dung:

Nhựa 268 QBTđược gia cường bởi sợi thủy tinh thích hợp cho việc sản xuất cácsản phẩm plastic như là : thuyền và canô, sườn xe hơi , nhà chờ xe Bus, phòng điệnthoại công cộng , ghế ngồi sân vận động, bồn tắm, chậu làm nail, bồn chứa nước,chứa hóa chất, tháp giải nhiệt, chậu cây kiểng bàn ghế và nhiều dụng cụ gia đìnhkhác……Nhờ được gia cường bằng sợi thủy tinh làm cho nhựa Polyester này cótính bền cơ học lớn, chịu được sự va đập và chịu nhiệt độ cao

- Thời gian đóng rắn ở 300C : 16-25 phút

- Độ ổn định trong tối dưới 250C : 6 tháng

- Nhựa đúc SHCP 268 BQT nguyên chất :

Kết quả Hệ thống kiểm tra

Độ hấp thụ nước( giá trị 7 ngày) 0,35% ISO- 62- 1980

Tỷ trọng của nhựa tại 250C 1,13kg/l ASTM D1475

Độ co rút khi đóng rắn 9% Thử khối lượng riêngHàm lượng chất bay hơi 40- 43% ASTM D3030

 Sản phẩm làm từ nhựa Polyester 268 BQT rất đa dạng, nên khó mà giới thiệunhững thông tin thích ứng với tất cả các trường hợp đó, nên không có sự đảmbảo Ngừơi sử dụng nên có những thí nghiệm riêng của mình để xác định khảnăng ứng dụng của thông tin trên và sự thích ứng của SHCP theo những yêucầu đặc biệt

Nhựa polyester chưa bảo hòa ổn định khoảng 6 tháng kể từ ngày sản xuất.Nhựa được bảo quản tốt ở trong tối, không để chổ ẩm, nhiệt độ bảo quản khôngvượt quá 250C, không nên mở thùng chứa đến khi có nhu cầu sử dụng Sự ổn địnhcủa nhựa giảm rỏ rệt khi để ở nhiệt độ cao, đặt biệt khi để nhựa trực tiếp dứơi ánhsáng mặt trời Lúc đó nên sử dụng hết trong vòng 3 tháng.

- Đường kính nhỏ vài chục micromét

- Là chất vô cơ dẻo hơn sợi thực vật hoặc động vật, không thể thắt nút, khôngđàn hồi hay dãn rộng ra

- Chúng kém mềm dẻo hơn sợi dệt có nguồn gốc thực vật hoặc động vật (sợithuỷ tinh không thể thắt nút được dễ dàng), chúng không kéo giãn rộng ra,chúng bền vững (bền vững hơn bất kỳ sợi dệt nào), chúng không cháy, chúngkhông mục nát, không thấm nước và bền với hầu hết các axit, chúng là mộtvật dẫn điện kém và trong một số trường hợp là vật dẫn nhiệt và âm kém,chúng không hút ẩm

- Thành phần của thủy tinh dệt có thể chứa thêm những khoáng chất như: silic,nhôm, magiê, tạo ra các loại sợi thủy tinh khác nhau như: sợi thủy tinh E(dẫn điện tốt), sợi thủy tinh D (cách điện tốt), sợi thủy tinh A (hàm lượngkiềm cao), sợi thủy tinh C (độ bền hóa cao), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh

S (độ bền cơ học cao) (theo tiêu chuẩn ISO 2078) Loại thủy tinh E là loạiphổ biến, các loại khác thường ít (chiếm 1%) được sử dụng trong các ứngdụng riêng biệt

Sợi thủy tinh được bó thành cuộn, được ép thành tấm hoặc dệt thành tấm.Các tấm vô hướng được gọi là mat, sợi(roving) do nhiều bó sợi kết hợp dưới dạnglớn hơn Từ sợi người ta dệt thành tấm vải thủy tinh, viết tắt của cụm từ này làWR(woven roving), có chiều dày vải, trọng lượng tấm trên một diện tích thay đổi

Trong ngành ô tô chúng ta đang sử dụng hai loại sợi thủy tinh là mat 300 và roving360.

Sợi mat cắt ngắn - chopped strand mat (CSM): Được làm từ sợi thủy tinh cắtnhỏ theo chiều dài và được bao phủ bởi hỗn hợp Bonded và nhũ tương Binder, cóhướng chạy sợi tự do

Hình 1.12 : Sợi mat

Nguồn [6.2]

Sử dụng sợi CSM cho hiệu quả kinh tế cao, tuy nhiên khả năng chịu lực ởcùng khối lượng thấp hơn so với sợi roving, có độ bền cơ học ở mức trung bình.Sợi CSM kết dính tốt với polyester và vinyl ester resin và được sử dụng chủ yếucho quy trình thi công lăn tay của các sản phẩm composite sợi thủy tinh

Sản phẩm có 3 loại: Mat 225 (0,225kg /m2), Mat 300 (0,3kg /m2), Mat 450 (0,45kg/

m2), chiều rộng 1 – 2,3m

Sợi Mat liên tục là loại sợi được làm từ các tạo sợi liên tục Chủ yếu dùngtrong các sản phẩm composite xoay và đặc biệt cho các khuôn kín Nó có độ bền cơhọc cao

Sợi Roving – Mat kết hợp

Loại sản phẩm này là sự kết hợp giữa roving và mat cho đặc tính tốt Có 2 dạng:

- FAB-MAT : gồm Mát được kết dính trên vải Roving Ký hiệu FEB-MAT 530/450: Nghĩa là lọi MAT 450g/m2 dính kết trên vải roving 530g/m2

- LINROV-MAT : Loại này tiết kiệm được lao động trong các khâu: trải, quét nhựa,lăn, cắt vì resin được quét cùng lúc với sợi gia cường Đặt tính cơ học cao hơn vìgiữ cho các sợi không bị xô dịch Tiết kiệm được nhựa

Sợi roving: Roving là loại tấm thủy tinh được làm dưới dạng dạng dệt vải, hướngsợi là 0-90 hoặc 45-45

So với sợi mat, sợi roving cho khả năng chịu lực tốt hơn theo hướng của sợi.Sợi roving được dán song song với nhau trong sản phẩm nên đồng bộ, tạo ra sứccăng tốt Được ứng dụng rộng rãi trong thi công thủ công và sản xuất bằng máy

Sợi roving có nhiều loại, phân theo trọng lượng/diện tích: 200g/m2 - 1500g/

đã là một thực tế Nguồn nguyên liệu sợi thủy tinh có thể đánh giá là khá ổn địnhtrong điều kiện hiện nay

 Đặt tính cơ học sợi thủy tinh nhóm E:

- Dùng cho các mục đích cách nhiệt: Tường vách, ống khói, lò hơi, tủ cách nhiệt,ống nước…ở dạng sợi, dạng đống, mấu nhỏ, dạ nỉ, lớp độn, lớp bọc (cho các ống)hoặc dây bện ( có hoặc không có chống thấm, keo hồ nhựa hoặc các chất khác hoặclớp cốt bằng giấy, hàng dệt hay lưới thép).

- Để cách âm (nhà ở, văn phòng, cabin tàu thuyền, nhà hát) ở dạng sợi đống, dạ nỉ,đệm hoặc các tấm ép cứng

- Được dùng để cách điện (dây điện, cáp điện, hoặc các thiết bị tải dòng khác) ở cácdạng sợi, chỉ, băng, vải, dây tết hoặc vải có hoặc không được tẩm nhựa tự nhiên,chất dẻo hay nhựa đường

- Được dùng làm vật liệu gia cố đối với các sản phẩm tường, trần và vách thạch caotrong xây dựng nội thất như: làm lõi trong quá trình sản xuất tấm thạch cao để tạo racác tính năng chống cháy, chịu nhiệt, chống ẩm mốc, chống co giãn…

d Chất chống dính Frekote 770- NC:

 Giới thiệu chung:

Chất chống dính ( FREKOTE® 770-NCTM) dùng để ngăn cản nhựa polyester

268 BQT bám trên bề mặt khuôn trong gia công chế tạo các chi tiết composite của ôtô

Tính năng: Đa năng, sử dụng được hầu hết với các polymer, không gây ô nhiễm, độ bóng và trơn cao, bảo quản ở nhiệt độ phòng, không được dùng làm khuôn, mùi nhẹ

 Tính chất vật lý:

- Màu sắc: Chất lỏng không màu

- Mùi: Hydrocarbon

- Hòa tan trong dung môi hydrocarbon béo

- Trong lượng riêng: 0,720±0,015

- Chuẩn bị khuôn: Các khuôn phải sạch và không có bất kỳ chất ô nhiễm nào để Frekote 770-NC đạt được hiệu quả cao nhất Sử dụng đúng dung môi

 Ứng dụng

Frekote 770-NC có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên đến 600C(1400F) bằngcách phun, dùng chổi sơn hoặc lau với một miếng vải sạch Khi phun phải đảm bảokhông khí khô hoặc sử dụng một hệ thống phun không có không khí Nếu có thể tanên làm ấm Frekote 770-NC trước khi sử dụng ở nhiệt độ là 500C

Bắt buộc sử dụng một màn mỏng ẩm Lau hoặc phun liên tục một lớp mỏng,mịn để làm ẩm màng Tránh lau, phun tại một khu vực cho đến khi dung môi đã bayhơi Nếu phun, giữ vòi phun cách bề mặt từ 8-10 inch (20-30cm) Phun từng khuvực nhỏ rồi tiếp tục phun các khu vực khác Ban đầu phun từ hai hay nhìêu lớp, để5-10 phút để dung môi hoàn toàn bay hơi Bề mặt phun có thể bị mờ, dùng mộtmiếng vải mịn lau khô nếu cần thiết để tăng cường độ bóng Hiệu suất được tăngcường bằng cách sơn thêm một lớp sau lần sơn đầu tiên

e Chất đóng rắn Trigonox V388:

 Giới thiệu chung:

Chất đóng rắn (Trigonox V388) dùng để đóng rắn nhựa polyester 268 BQTtrong gia công chế tạo các chi tiết composite

Tên gọi và công thức hóa học: Methyl ethyl ketone peroxide, trong hỗn hợp dungmôi

Đối với trigonox V388: Tsmax= 250C và Tsmin= -100C

Với điều kiện bảo quản như trên thì Trigonox V388 sẽ giữ nguyên được các tínhchất trong thời gian ít nhất là 3 tháng

- Độ bền nhiệt: Peroxit hữu cơ có độ bền nhiệt không ổn định, có thể bị phân hủy.Trigonox V388 bị phân hủy tại 550C.

 Đóng gói và vận chuyển: Tiêu chuẩn đóng gói mỗi 30 I HDPE cho 20kgperoxit Việc đóng gói và vận chuyển đều phải tuân theo các tiêu chuẩn quốc

tế Trigonox V388 là loại peroxit loại D; lỏng; tỷ lệ 5.2; UN 3105; PG II

 An toàn: Container giữ kín, lưu trữ và xử lý Trigonox V388 ở nơi thoáng gió,khô ráo, tránh nguồn nhiệt, lửa và ánh sáng trực tiếp Tránh tiếp xúc vớiamin, axit, kiềm và các hợp chất kim loại nặng

và vật liệu độn phải phù hợp và đem lại hiệu quả tối ưu

Bột đá là một hợp chất hóa học với công thức CaCO3 Đây là một hợp chấtphổ biến tồn tại trong các loại đá phân bổ trên thế giới và cũng là thành phần chínhcủa lớp vỏ các sinh vật biển, ốc sên, và vỏ trứng…Bột đá là một thành phần hoạttính trong chế phẩm với nông nghiệp và thường là yếu tố cơ bản gây nên tình trạng

“nước cứng” Nó cũng được ứng dụng nhiều trong y học

Canxicarbonate xuất hiện trong tự hiên dưới dạng các loại khoáng và đá: Aragonite,calcite, Vaterite, chalk, Limestone, marble, Travertine

Bột đá được ứng dụng khá rộng rãi trong thời gian gần đây là sử dụng nhưmột chất độn trong các loại nhựa kể cả nhiệt rắn lẫn nhiệt dẻo CaCO3 được đưa vàotrong nhựa nền để cải thiện tính cơ lý và các tính chất cách điện

3.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất vật liệu composite.

Ở đây, quy trình sản xuất vật liệu composite là quy trình quét tay

Sau đây là sơ đồ khối biểu diễn quy trinh công nghệ quét tay:

Một tấm composite cũng như vật chi tiết composite nào cũng được thực hiệnqua các bước:

Bước Các bước thi công Yêu cầu kỷ thuật

1 Chuẩn bị:

- Khuôn đổ sản phẩm

- Vật liệu composite: Nhựa

polyester 268BQT hoặc 268 BQTN

đối với loại 268 BQTN pha wax

với nhựa theo tỉ lệ 1,5%, chất xúc

tác (Trigonox V388), chất róc

khuôn (wax nước 770-NC), sợi gia

cường (mat 300, roving 400), chất

độn (bột đá), dung dịch rửa dụng cụ

(Aceton)

- Bề mặt khuôn phải hoàn toàn sạch,không có tạp chất trên bề mặt khuônnhư nước, mỡ, bụi…

- Vật liệu composite phải đúng theotiêu chuẩn của yêu cầu kỹ thuật

- Sợi gia cường được cắt theo quycách

Bước Các bước thi công Yêu cầu kỷ thuật

phút) rồi lau sạch bề mặt

3 Trét bột đá vào các cạnh khó điền

sợi

Lưu ý: Tùy thuộc dạng chi tiết:

Phẳng thì không có bước này

- Pha đúng tỷ lệ trigonox V388: bộtđá: nhựa polyester (tùy theo nhiệt độmôi trường)

- Lượng trét bột đá vừa đủ

4 Trải lớp sợi:

- Tiến hành trải 1 lớp sợi mat đầu

tiên, tiếp tục quét nhựa rồi lăn kỹ

lăn đều tay

- Kế tiếp trải từng lớp sợi rồi quét

nhựa và lăn đều lặp lại như vậy cho

đến khi đủ số lớp yêu cầu

Thứ tự lớp:

Loại 1: 2 lớp sợi mat

Loại 2: 1 lớp sợi mat, 1 lớp sợi

roving

- Trigonox V388: nhựa pha đúng tỷ lệ1,5÷2% (tùy theo nhiệt độ môitrường) khuấy đều nhẹ nhàng trong

ca, gáo…

- Quét nhựa, lăn đều tay, lăn kỹ, phảiđảm bảo hết bọt khí, nhựa đảm bảothấm sợi đủ, không đễ ướt do nhựathừa

- Các mối ghép gối đầu sợi thủy tinhnên từ 3÷5cm, nhưng các mối ghépsau phải cách xa mối ghép trước,tránh trùng lặp các mối ghép

5 Dán bát:

Loại chi tiết không có bát dán thì

bỏ qua bước này

Trải và dán từng lớp sợi( 2 lớp sợi

mat), lớp sợi phủ và dư ra khỏi

chân bát 30mm

- Bát được bố trí theo bản vẽ

- Vệ sinh sạch sẽ nơi vị trí dát bát (chànhám sơ bộ- giấy nhám A40)

- Trigonox V388: nhựa pha đúng tỷ lệ1,5÷2%( tùy theo nhiệt độ môitrường), khuấy đều nhẹ trong ca,gáo…

- Quét nhựa, lăn đều tay, lăn kỹ, phảiđảm bảo hết bọt khí, nhựa đảm bảosợi đủ, không để quá ướt do nhựathừa