LẬP QUY TRÌNH CHẾ tạo PHAO bè

Quy trình chế tạo phao bè bằng vật liệu Compisite trong nuôi trồng thủy hải sản giúp đảm bảo vệ sinh môi trường và hiệu quả kinh tế cao. Ứng dụng trong ngành kinh tế biển. Kết cấu phao bè hiện nay không chịu được điều kiện sóng gió phức tạp Vấn đề ô nhiễm môi trường do các dạng kết cấu phao bè hiện nay gây ra Nhà nước đang mở rộng về quy mô và chiều sâu

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO PHAO BÈ TỪ VẬT

LIỆU COMPOSITE PHỤC VỤ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Thực hiện: Lê Thị Nhung

GVHD: Ts Đỗ Quang Khải Trường Đại học Hàng hải Việt Nam

Khoa: Đóng tàu

Tính cấp thiết của đề tài

- Kết cấu phao bè hiện nay không chịu được điều kiện sóng gió phức tạp

- Vấn đề ô nhiễm môi trường do các dạng kết cấu phao bè hiện nay gây ra

- Nhà nước đang mở rộng về quy mô và chiều sâu

ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO PHAO BÈ TỪ VẬT LIỆU

COMPOSITE PHỤC VỤ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

Ý nghĩa

-Khắc phục nhược điểm của các loại vật liệu chế tạo phao bè hiện nay

-Góp một phần nâng cao chất lượng và quy mô nuôi trồng thủy sản bằng lồng bè

-Thúc đẩy kinh tế, xã hội phát triển

-Mở rộng ứng dụng của vật liệu composite ở nước ta

NỘI DUNG

CHƯƠNG I

CÁC DẠNG KẾT CẤU PHAO BÈ HIỆN NAY VÀ NHỮNG HẠN CHẾ SO VỚI PHAO BÈ

SỬ DỤNG VẬT LIỆU COMPOSITE

1.1 Giới thiệu các loại vật liệu và các dạng kết cấu của phao bè hiện nay

Hình 1.1 Phao bè được làm bằng tre, nứa, gỗ

1.1 Giới thiệu các loại vật liệu và các dạng kết cấu của phao bè hiện nay

Hình 1.2 Phao bè được làm bằng ống nhựa

1.1 Giới thiệu các loại vật liệu và các dạng kết cấu của phao bè hiện nay

Hình 1.3 Phao bè được làm bằng thùng phuy

1.1 Giới thiệu các loại vật liệu và các dạng kết cấu của phao bè hiện nay

Hình 1.4 Phao bè được làm bằng composite

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của vật liệu thông thường và composite trong chế tạo phao bè

Chi phí

- Chi phí đầu tư ban đầu: Thấp đến trung bình.

-Tuổi thọ của bè: ngắn (1-3 năm)

- Chi phí bảo trì: bảo trì hàng năm, và bảo trì đột xuất

- Chi phí đầu tư ban đầu: Cao

-Tuổi thọ của bè: dài (trên 10 năm)

- Chi phí bảo trì: Gần như không tốn chi phí bảo trì

Kết luận: Xét một vụ mùa thì mức chi phí khi sử dụng vật liệu composite là cao.Tuy nhiên, xét về lâu dài thì lại

thấp hơn nhiều lần so với các loại vật liệu truyền thống.

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của vật liệu thông thường và composite trong chế tạo phao bè

Chỉ tiêu Vật liệu thông thường Vật liệu composite

Lắp đặt

- Lắp rắp, tháo dở khó khăn, mất thời gian.

- Chi phí lắp đặt cao

- Lắp đặt, tháo dở, nâng cấp mở rộng nhanh chóng

- Có thể liên kết với các công trình phụ khác

- Người sử dụng có thể dễ dàng tự lắp đặt

Kết luận: Về tính lắp đặt, phao bè bằng composite có ưu thế hơn vật liệu thông thường

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của vật liệu thông thường và composite trong chế tạo phao bè

- Tính nổi ổn định và cao; mức độ cân bằng của hệ thống vẫn đảm bảo cho

dù số lượng phao hư hại chiếm đến 25% diện tích bè.

- Việc sửa chữa, nâng cấp (nếu cần) dễ dàng và nhanh chóng

Kết luận: Về mặt kết cấu, phao bè bằng composite có ưu thế hơn vật liệu thông thường

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của vật liệu thông thường và composite trong chế tạo phao bè

An toàn

- Gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến thuỷ hải sản được nuôi trồng + Thùng phuy, hoặc can nhựa chứa hoá chất

+ Thùng sắt gỉ sét + Dùng sơn chống rỉ và dầu để sơn bảo vệ

- Không có hoá chất độc hại, không gây ô nhiễm nguồn nước, tác động đến thuỷ hải sản được nuôi trồng

Kết luận: Về mặt an toàn, phao bè bằng composite có ưu thế hơn vật liệu thông thường

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của vật liệu thông thường và composite trong chế tạo phao bè

Kết luận: Về mặt thẩm mỹ, phao bè bằng composite có ưu thế hơn vật liệu thông thường

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của vật liệu thông thường và composite trong chế tạo phao

bè

Từ bảng so sánh giữa vật liệu composite với các loại vật liệu khác ta thấy việc sử dụng composite

có nhiều ưu điểm nổi trội hơn Vật liệu composite vừa đáp ứng được về độ bền, kết cấu, ít ảnh hưởng tới môi trường sống, đặc biệt là phù hợp với xu hướng phát triển về chiều rộng và chiều sâu trong việc nuôi trồng thủy sản mà nhà nước đưa ra

CHƯƠNG II: NGUYÊN LIỆU CƠ BẢN TRONG CHẾ TẠO PHAO BÈ VÀ CÁC BIỆN PHÁP

CÔNG NGHỆ

Nội dungGiới thiệu vật liệu composite

2.1 Giới thiệu vật liệu composite

Khái niệm:

Composite là hợp chất nhiều thành phần riêng lẻ tạo thành bằng cách hòa trộn chúng ngay trước khi sử dụng Những thành phần riêng lẻ này nếu chỉ mình nó thì đặc tính và công dụng hoàn toàn khác Nhưng nếu chúng kết hợp với nhau trong một quy trình hợp lý thì sẽ cho ta loại vật liệu hoàn toàn khác có đặc tính sức bền cơ lý hơn hẳn Hay nói cách khác composite là vật liệu đa thành phần

2.1 Giới thiệu vật liệu composite

Phân loại:

a. Phân loại theo hình dạng:

-. Vật liệu composite độn dạng sợi

-. Vật liệu composite độn dạng hạt

b Phân loại theo bản chất, thành phần:

-. Composite nền hữu cơ

-. Composite nền kim loại

-. Composite nền khoáng

Lựa chọn loại composite chế tạo phao bè

Trong chế tạo phao bè nói riêng ta đi sử dụng vật liệu composite cốt sợi thủy tinh FRP

Ưu điểm của vật liệu composite

- Nhẹ nhưng cứng vững, chịu va đập, chịu uốn và kéo tốt

- Chịu hóa chất, không sét gỉ, chống mài mòn Đặc tính này đặc biệt thích hợp cho biển và khí hậu vùng biển

- Chịu thời tiết, chống tia tử ngoại, chống lão hóa nên rất bền

- Chịu nhiệt, chịu lạnh, chống cháy tốt

Ưu điểm của vật liệu composite

- Cách điện cách nhiệt tốt

- Chịu ma sát, cường độ lực và nhiệt độ cao

- Composite sợi thủy tinh hấp thụ sóng điện từ tốt

- Bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng và chi phí thấp

- Màu sắc đa dạng, đẹp bền vì được pha ngay trong nguyên liệu

Ưu điểm của vật liệu composite

- Thiết kế tạo dáng thuận lợi, đa dạng, có nhiều công nghệ để lựa chọn

- Đầu tư thiết bị và tổ chức sản xuất không phức tạp, không tốn kém, không ảnh hưởng tới môi trường, chi phí vận chuyển và sản xuất không cao

- Tất cả các ưu điểm trên cho thấy giá trị sử dụng của vật liệu composite là rất cao

2.2 Các nguyên liệu cơ bản trong chế tạo phao bè

% 0C-1 W/m0C 0C J/kg0C

1200 4500 1600 0,4 130 2 11.10-5 0,2

90 – 200 1000

1200 4000 1400 0,4 80 2,5 8.10-5 0,2

60 – 200 1400

1150 3300 1100 0,5 75 4 5.10-5 0,2 120 1000

2.2.2 Gelcoal

- Tạo mặt ngoài nhẵn bóng có màu sắc làm nên vẻ đẹp của sản phẩm

- Bảo vệ các lớp gia cường bằng sợi thủy tinh bên trong Vì lớp gelcoat có đặc tính cơ lý cao hơn, chống thẩm thấu nước, chống xây xát tốt hơn …

- Tách khuôn để lấy sản phẩm ra, do gelcoat có đặc tính co ngót thích hợp và không có sợi thủy tinh

- Độ võng uốn ở chiều dày tiêu chuẩn 18 ±2 mils

- Tính phủ kín ở chiều dày 18 ±2 mils

- Khả năng áp dụng cho phun

- Tuổi thọ

- Năng suất phủ bề mặt với chiều dày 18 ± 2 mils

9000 – 22000 1,1 – 1,36

5 – 7 Đáp ứng yêu cầu Luôn kín hoàn toàn bề mặt

Rất tốt

3 tháng ở 230C

1 lít/1,5 m3

2.2 4 Sợi thủy tinh gia cường

- Sợi thủy tinh được ứng dụng rộng rãi làm vật liệu gia cường chất dẻo, đó là FRP Với sự tham gia của sợi thủy tinh thì sau khi đóng rắn chất dẻo có cường độ cơ lý tính cao hơn hẳn, thậm chí rất cao nếu sợi thủy tinh chiếm tỉ lệ lớn và công nghệ thích hợp

- Thủy tinh khi được nấu chảy, có thể kéo thành sợi rất nhỏ đường kính 5 – 13 µm và có thể uốn đến 900, cho phép dệt thành nhiều loại vải gia cường khác nhau sử dụng trong công nghệ composite

2.2 4 Sợi thủy tinh gia cường Các loại sợi thủy tinh gia cường

Aramid: K 29

K49

1450 1450

60000 140000

2000 3000

180000 220000 400000 650000

1800 3000 2200 2000

6300 18000 45000 130000 210000 350000 450000 450000

1300 850 2000 500-2000 2500 3500 2000

2.2 5 Chất độn

Đóng vai trò là chất chịu ứng suất tập trung vì độn thường có tính chất cơ lý cao hơn nhựa Người ta đánh giá 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

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

2.2 7 Chất tách khuôn, chất làm kín và các phụ gia khác

a Chất tách khuôn.

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

- Chất tách khuôn dùng trong đắp tay là loại chất róc khuôn ngoại được bôi trực tiếp lên khuôn.

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

b Chất làm kín:

- Với khuôn làm từ các vật liệu xốp như gỗ, thạch cao thì cần phải bôi chất làm kín 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, nhựa furane, véc ni, sơn mài…

2.2 7 Chất tách khuôn, chất làm kín và các phụ gia khác

c Chất tẩy bọt khí

- Bọt khí làm sản phẩm composite bị giảm độ chịu lực, độ chịu thời tiết và thẩm 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.

CHƯƠNG III.QUY TRÌNH CHẾ TẠO PHAO BÈ NUÔI TRỒNG THỦY SẢN

BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE

-Thay đổi cấu trúc sản phẩm dễ dàng

-Thiết kế tương đối thoải mái

-Vật liệu làm khuôn đơn giản dễ làm không đắt tiền

-Không đòi hỏi thiết bị, dụng cụ phức tạp

-Không đòi hỏi trình độ công nhân cao

-Chi phí đầu tư thấp

-Năng suất thấp, lao động nặng

-Sản phẩm chỉ bóng một mặt (mặt tiếp xúc với khuôn)

-Vì sản phẩm làm bằng tay nên chất lượng không đều

-Phải xử lý cơ học sau khi lấy sản phẩm, gia công cơ, cắt bavia

- Việc khử bọt khí tốt, dễ dàng hơn so với đắp tay làm cho sản phẩm tốt ngay cả khi công nhân có tay nghề thấp

- Đầu tư thấp hơn so với các phương pháp ép bằng áp lực hoặc chân không khác

- Kỹ thuật này không kinh tế khi chỉ sử dụng một khuôn Áp dụng cho các sản phẩm có kích thước lớn có thể được sản xuất hàng loạt Có nhiều kỹ thuật và thủ tục khác nhau trong quy trình hút chân không.

- Có thể tạo sản phẩm lớn bằng cách đưa nhiều đầu phun nhựa tuy nhiên phải tính toán vị trí đặt đầu phun để đảm bảo thấm nhựa đồng đều.

- Chi phí đầu tư tương đối thấp so với tính năng sản phẩm.

-Chi phí khuôn mẫu cao

- Tốc độ gia công một sản phẩm kéo dài

- Muốn tăng năng suất thì phải dùng nhiệt

để đóng rắn và dùng nhiều khuôn

- Cần phải điều chỉnh tỉ lệ xúc tác chính xác Tránh đóng rắn ngay đầu trộn đối với

hệ thống đóng rắn nguội

- Có hiệu quả với các loại bề mặt khuôn uốn lươn, cong, phồng…

- Năng suất cao hơn hẳn.

- Tiết kiệm nhân công.

- Tiết kiệm resin và sợi.

- Khó nhận biết từng lớp nên khó đảm bảo đồng đều chiều dày các lớp.

- Đòi hỏi công nhân vận hành phải được đào tạo huấn luyện và hiểu biết kỹ mỗi loại thiết bị phun khi sử dụng.

3.1.Lựa chọn công nghệ

Yêu cầu và điều kiện làm việc của phao bè

a Điều kiện làm việc của phao bè

- Phao bè làm việc trong điều kiện sóng gió nhẹ, thường ở ven bờ

- Tải trọng tác dụng lên phao bè: tải do sóng gió, tải trọng của người và thiế bị trong quá trình chăn nuôi và thu hoạch sản phẩm

- Chịu ăn mòn của nước biển và môi trường

3.1.Lựa chọn công nghệ

Từ đặc điểm của các biện pháp công nghệ nêu trên và từ đặc điểm của sản phẩm => Công nghệ lựa chọn: Phương pháp đúc tiếp xúc bằng tay

1500

Đặc điểm kết cấu

a Kết cấu đáy:

- Đáy của phao nổi có kết cấu kiểu sandwichs (3 lớp)

- Chiều dày lớp ngoài: 4.5 mm

- Chiều dày lớp giữa (làm bằng xốp EPS và kết cấu gia cường) : 18 mm

- Chiều dày lớp trong: 2.5 mm

- Dầm dọc đáy nằm ở tâm của đáy có kích thước: 2x4 mm

Đặc điểm kết cấu

b Kết cấu mạn:

- Chiều dày lớp ngoài: 4.5 mm

- Chiều dày lớp giữa (làm bằng xốp EPS và kết cấu gia cường) : 18 mm

- Chiều dày lớp trong: 2.5 mm

- Khoảng cách giữa các sườn : 500 mm

- Kích thước sườn: 2x4 mm

Đặc điểm kết cấu

c Kết cấu boong

- Chiều dày lớp ngoài: 3.0 mm

- Chiều dày lớp giữa (làm bằng xốp EPS và kết cấu gia cường) : 14.5 mm

- Chiều dày lớp trong: 2.5 mm

- Xà dọc boong nằm ở đường dọc tâm

- Kích thước sườn: 2x4 mm

3.3.2.Quy trình chế tạo khuôn

Tạo cốt khuôn

Chế tạo khuôn trên

Chế tạo khuôn dưới

Gia cường khuôn, hoàn thiện bề mặt

Sản phẩm khuôn

3.3.2.Quy trình chế tạo khuôn

Bước 1: Tạo cốt khuôn

3.3.2.Quy trình chế tạo khuôn

Bước 1: Tạo cốt khuôn

3.3.2.Quy trình chế tạo khuôn

Bước 2: Làm khuôn chủ từ cốt khuôn

- Phun lớp gelcoat lên cốt khuôn Chú ý một số điểm sau:

- Trải các lớp laminat

3.3.2.Quy trình chế tạo khuôn

Bước 3: Gia cường và hoàn thiện khuôn

* Hoàn thiện khuôn

- Sau khi tách khuôn ta phải tiến hành hoàn thiện khuôn bằng cách đánh bóng wax và hiệu chỉnh các khiếm khuyết nếu có

3.3.3.Quy trình chế tạo phao bè

Chuẩn bị dụng cụ và khuôn

Tạo các lớp laminat

Phủ lớp gelcoat

Tạo lớp kết cấu sandwich

Tạo các lớp laminat phía trong

Sản phẩm

Gia cường sản phẩm

3.3.3.Quy trình chế tạo phao bè

Bước 1: Chuẩn bị

- Khuôn

- Dụng cụ

- Vật liệu:

3.3.3.Quy trình chế tạo phao bè

Bước 2: Tạo lớp gelcoat màu

Lớp gelcoat

Chổi quét

Khuôn

Yêu cầu kỹ thuật:

- Lượng phun gelcoat phải đồng đều, có độ phủ là 0,8kg/m2

- Chiều dày lớp gelcoat là 0,2 ± 0,5 mm

- Có sự đồng đều về màu sắc giữa các sản phẩm

3.3.3.Quy trình chế tạo phao bè

Bước 3: Tạo laminat gia cường bằng tay

Yêu cầu kỹ thuật:

- Quá trình dán vải Mat 300 để bảo vệ gelcoat không có hiện tượng bọt khí.

- Các lớp vải của laminat phải được san bằng, không bị xô, nhăn khi hoàn thành sản phẩm

- Lượng nhựa sau khi thấm ướt phải đạt 0,5kg/m2

- Tổng chiều dày lớp laminat không sai lệch quá 0,01 mm

Khuôn

Con lăn

3.3.3.Quy trình chế tạo phao bè

Bước 4: Đặt tấm kết cấu kiểu sandwichs

Yêu cầu kỹ thuật:

- Lớp sandwich không được tách lớp và có khe hở giữa ba lớp liên kết.

- Tổng chiều dày của lớp sandwich phải thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật: Vùng đáy: 18 mm Vùng mạn:18 mm Vùng mặt boong: 14,5 mm.

Khuôn

Xốp EPS Lớp laminat

Lớp gelcoat

3.3.3.Quy trình chế tạo phao bè

Bước 5: Tạo các lớp laminat sau khi đặt kết cấu sandwich.

Yêu cầu kỹ thuật:

- Các lớp vải của laminat phải được san bằng, không bị xô, nhăn khi hoàn thành sản phẩm

- Lượng nhựa sau khi thấm ướt phải đạt 0,5kg/m2

- Tổng chiều dày lớp laminat không sai lệch quá 0,01 mm

Khuôn

Lớp xốp EPS

Lớp laminat

Lớp gelcoat

3.3.3.Quy trình chế tạo phao bè

Bước 6: Hoàn thiện sản phẩm

- Sau khi sản phẩm đóng rắn hoàn toàn ta tiến hành tách khuôn lấy sản phẩm

- Cắt bỏ bavia

Tiêu chuẩn kỹ thuật với sản phẩm phao bè bằng composite

- Khi sản phẩm ra khỏi khuôn phải có độ bóng, tính thẩm mỹ, không bị khuyết tật, có độ bóng cao, độ nhám là < 0,01 mm

- Vỏ phao bè phải hoàn toàn kín nước, không có hiện tượng ngấm nước Độ hấp thụ nước trong bảy ngày là 0,1%

- Chiều dày vỏ phải đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật

- Độ dãn dài cho phép là 0,1%

- Nhiệt độ nóng biến dạng: 700C

- Độ co ngót là 9%

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Em xin chân thành cảm ơn !