4.3.5.1. Khuôn nhiều mảnh
Trong một số trường hợp, hình dạng của mẫu ựòi hỏi phải làm khuôn nhiều mảnh ựể tách khuôn và tháo sản phẩm dễ. Nên cân nhắc ựến các phần của khuôn, vì phải tháo các chi tiết của khuôn ra nên phải ựảm báo góc của các chi tiết không lớn hơn 90 oC nghĩa là vị trắ mở khuôn là phần rộng nhất của khuôn.
Khi làm khuôn nhiều mảnh, ựầu tiên, tạo một gờ trên mô hình mẫu ở nơi dự kiến chia khuôn ra thành nhiều mảnh , gọi là ựường phân khuôn mong (Parting dam). Gờ này ựượ làm bằng vật liệu xây dựng, kim loại hay nhựa (nhiệt rắn hay nhiệt dẻo), và ựược ựịnh vị bằng ựất sét. Các vị trắ góc nhọn mà không có bán kắnh phải ựược ựặt trên ựường phân khuôn.
Trên gờ phân khuôn, khoan các lỗ ựể bắt chốt ựịnh vị dùng ghép các mảnh khuôn lại. Gắn các chốt hay ựinh ốc mủ bằng nhỏ khoảng Ử - ớ inch
lên gờ phân khuôn. Sau khi làm nửa khuôn ựầu tiên (ựắp tràn sợi thuỷ tinh qua tấm phân khuôn tạo be của khuôn ), sẽ tạo những lỗ lõm (của ựinh hoặc chốt) trong nửa khuôn này sau khi phần khuôn ựầu tiên ựã ựóng rắn, gỡ gờ phân khuôn ựi và sử dụng mép phần khuôn ựã chép làm gờ phân khuôn cho nửa tiếp theo. Quét chất róc khuôn lên bề mặt này trước khi tiếp tục chép khuôn. Khi làm nữa khuôn kia nhựa sẽ ựi vào các lỗ này và tạo chốt trong nửa khuôn thứ 2 hoặc sau khi chép khuôn xong, trước khi tách các mảnh khuôn ra khỏi mô hình sản phẩm, ngưới ta khoan lỗ trên be ựể bắt ốc vắt giữ 2 mảnh khuôn ghép chắnh xác vớI nhau khi làm sản phẩm thường làm theo cách này.
Với khuôn nhiều mảnh, vẽ lại khuôn hoàn tất này trước khi tháo khuôn ựể tránh các sự cố khi ráp khuôn.
4.3.5.2. Các phương pháp chép khuôn yêu cầu ựặc biệt
Nếu ựộ bền và ựộ ổn ựịnh kắch thước là các yếu tố quan trọng trong việc làm khuôn, dùng nhựa epoxy thah cho polyester.
Cách làm này cũng giống như với nhựa polyester ngoài trừ mat không dùng ựược với epoxy, do chất gắn dùng ựể giữ các sợi thuỷ tinh cắt ngắn với nhau thành tấm không tương hợp với nhựa epoxy vì vậy người ta dùng vải dệt. đầu tiên, sử dụng vải dệt 2 hoặc 4 ounce (1 ounce =28.35 g) ựể hạn chế sự in dấu ra ngoài bề mặt. Sau ựó ựổi loại vải dệt 4 Ờ 10 ounce. để có ựộ cứng tốt nên sắp xếp các lớp sao cho các hướng sợi hợp với nhau một góc 45 o. Dùng cọ quét epoxy lên mẫu (nếu phun phải pha loãng bằng monomer và như thế sẽ giảm ựộ bền lớp phủ ngoài Ờ ND). Vì epoxy có ựộ co rút thấp hơn polyester, không quá cần lớp gia cường ổn ựịnh ngay trên bề mặt lớp phủ.
Nếu ựòi hỏi khuôn ựặc biệt cứng, dùng sợi cacbon thah cho vải sợi thuỷ tinh. Nên dùng nhụa epoxy với sợi cacbon và một chổi quyét bằng cao su mềm ựể phân tán nhựa qua vải sợi tốt nhất.
4.3.6. Làm sản phẩm
Trang- 59 -
Sau khi ựánh bóng và quét chất róc khuôn, tiến hành làm sản phẩm. Bước ựầu tiên của quá trình làm sản phẩm là xác ựịnh loại nhựa và sợi gia cường cần sử dụng. Phần trước ựã ựề cập tắnh chất 3 loại nhựa chắnh, phần này chúng ta sẽ tập trung chọn lựa sợi gia cường.
Khi chọn gia cường thì yếu tố quan trọng nhất là dạng dệt và khối lượng của vải (sợi) vải có khối lượng càng nhẹ thì khá năng phủ qua các ựường viền càng dễ và cần ắt nhựa ựể thấm ướt nó. Vải nhẹ sự dụng chủ yếu cho bề mặt. Vải có khối lượng trung bình dùng ựể sản xuất và sửa chữa. Vải nặng nhất dùng ựể tăng nhanh bề dày như làm khuôn và thân tàu.
Lượng nhựa cần dùng phụ thuộc vào khối lượng vải ựược chọn. Tỷ lệ sợI nhựa cho hầu hết sợi thuỷ tinh dạng dệt và KevlarR khoảng 50 : 50 trong khi sợi cacbon là 60:40 sợi thuỷ tinh dạng mat yêu cầu nhựa gấp 2 lần sợi ựể có thể thấm ướt sợi. Dùng thêm vật liệu làm lõi sandwich giữa các lớp sợi ựể tăng ựộ bền cho sản phẩm như gỗ nhẹ, xốp PU, xốp vinyl, tàn ongẦLõi có bề dày phụ thuộc vào ứng dụng. độ bền và và ựộ cứng sản phẩm tăng lên ựáng kể trong khi khối lượng chỉ tăng thêm rất ắt.
4.3.6.2. Quá trình thực hiện
Sau khi lựa chọn ựược nhựa và sợi, ta bắt ựầu làm sản phẩm. đầu tiên, phủ một lớp róc khuôn. Trong khi chờ chất róc khuôn khô, cắt sợI theo kắch thước và số lượng phù hợp, nếu dùng sợi mat thì xé thay vì cắt. Các phần bị xé có ựường biên bị xơ ra sẽ trộn lẫn vào nhau trong khuôn làm tăng ựộ bền liên kết thay vì cắt. Sử dụng sợi dệt tại các vị trắ cần ựộ bền lớn nhất và ựịnh hướng. Với dạng dệt thông thường thì ựộ bền ựồng nhất hơn bằng cách chọn mức ựộ ựịnh hướng sợi 0/90 và 45/45.
Qúa trình thực hiện tương tự như các bước làm khuôn. Khi làm ở khuôn cái thì ựầu tiên là phủ gelcoat lên bề mặt khuôn. Bước này không cần thiết trong quá trình sản xuất trừ khi sản phẩm cần ngoại quan ựẹp. Ngoài ra, nếu ựắp trực tiếp lớp nhựa/sợi ựầu tiên lên bề mặt khuôn thì có thể làm bề mặt
không ựều, bị rổ, in vết bẩn khi vận chuyển, cầm nắm. để khắc phục, người ta ựắp 1 lớp sợi nhẹ trước rồi mới ựắp lớp nhựa/ sợi như bình thường.
Cách sử dụng gelcoat tốt nhất là phun 1 lớp dày 0.375 Ờ 0.5 mm quá nhiều hoặc quá ắt sẽ làm sản phẩm bị nhăn hoặc biến dạng khi ựóng rắn. Nhưng khi phủ bề mặt bằng epoxy thì dùng cọ quét lên khuôn.
để làm cứng các mép, ựường biên, sau khi phun gelcoat ngưới ta ựắp lên lớp sợi gia cường. Nếu muốn sản phẩm cùng màu thì phải pha màu nhựa cùng màu với gelcoat. Khi ựắp sợi, nên sử dụng 1 tấm sợi nguyên cho sản phẩm nhỏ, nếu sản phẩm lớn thì dùng nhiều mảnh ghép lại. Khi ghép các mảnh này với nhau thì chúng phải phủ lên nhau khoảng 1 Ờ 2 cm ựể ựan xen giữa các mảnh, còn nếu ghép dạng ựường hàn chỉ khi cần bề dày giống nhau. Sẽ khó lấy các ựường biên và chi tiết của sản phẩm nếu chỉ sử dụng mảnh vải ựơn, ựặc biệt là ựối với các vết lõm và góc cạnh. Khi dùng vải dệt liên tục, rất khó làm các sản phẩm có góc <= 90o . Sợi có khuynh khướng làm bề mặt vùng này nâng lên, tạo ra bọt khắ và các ựiểm yếu trong lớp này. Nếu sản phẩm yêu cầu góc cạnh thì cách tốt nhất là ghép các mảnh sợi với nhau. để tăng ựộ bền các ựường nối thì trộn 1 lượng nhỏ nhựa với sới thuỷ tinh nghiền ựể tạo thành cấu trúc ựộn mattic. Trét hỗn hợp này lên mối ghép, góc cạnh trước khi ựắp nhựa/ sợi lên. đối với các vết lõm thì cắt các mảnh nhỏ cho vừa với vết lõm, không cố ép lớp sơi xuống.
Sau khi ựắp sợi lên khuôn, dùng con lăn và chổi quét ựể thêm nhựa vào sợi, ựẩy bọt khắ và nén chặt các lớp lại. điều này sẽ chống ựược các ựiểm yếu và hiện tượng tách lớp ở sản phẩm. Nếu dùng vải dệt, khi ựắp phải chú ý ựịnh hướng các lớp ựể tăng ựộ bền sản phẩm.
Nếu có sử dụng cấu trúc lõi sandwich cần xác ựịnh vật liệu cho phù hợp với ứng dụng. Xốp PU rất cứng và không thắch hợp với các ựường viền trong khi lớp vinyl có thể ựược gia nhiệt và ựịnh hình theo các hình dạng khác nhau. Gỗ nhẹ dạng hạt hoặc bột ựược bọc trong vải lót, phù hợp với các dạng ựường cong. Vật liệu lõi tàn ong thì dẻo và uốn cong theo hình dạng.
Trang- 61 -
Trộn một phần nhựa với hạt thuỷ tinh tạo thành khối hồ ựể trét các khe, các mối ghép từ nhiều mảnh hoặc lõi với nhau. Xốp có cấu trúc mở hoặc tàn ong thì dùng hồ này ựể trét kắn lại sẽ làm cấu trúc lõi nhẹ hơn chỉ sử dụng nhựa. Sau các bước này thì lõi ựã ựược dán ựúng vị trắ.
Khi sử dụng khuôn nhiều mảnh thì ghép các mảnh khuôn lại với nhau trước khi ựắp sản phẩm. nếu ựắp sản phẩm sau ựó ghép khuôn thì rất khó ựể có mối dán tốt giữa các mảnh khuôn và bề mặt sản phẩm bóng láng. đối với sản phẩm kắn thì không áp dụng ựược quy luật này, như bồn ựựng dầu thì không thể ựắp nếu khuôn ghép trước.
Nếu sử dụng khuôn nén thì nửa khuôn còn lại phải ựược giữ chặt trên nủa khuôn ựầu tiên ngay sau khi ựắp các lớp gai cường. Nếu không sử dụng khuôn nén nhưng sản phẩm cần 2 mặt láng thì người ta phủ lớp gelcoat lên lớp sợi cuối cùng . Cắt gọt lớp ựường biên khi nhự gel ựể giản thời gian hoàn tất sản phẩm và bớt bụi.
Sau khi ựóng rắn, sản phẩm ựược tahó ra khỏI khuôn giống như khuôn ựược tách ra khỏi mô hình mẫu. sau ựó, sản phẩm ựược rửa xơ cho hết chất róc khuôn còn dắnh, ựánh bóng và chà nhám các mép , ựường biên.
Kiểm tra lại khuôn xem coi bị khuýêt tật hay bề mặt mờ ựể sửa và ựánh bóng. Nếu không thì quét chất róc khuôn và qáu trình lập lại.
Vắ dụ: Khuôn 2 mảnh, sản phẩm láng mặt ngoài, rỗng bên trong:
Mặt ngoài của sàn phẩm sẽ ựược làm trước trong khuôn lõm. Trước hết là phun gelcoat, quét lớp lót epoxy loại tốt hay ựơn giản là 1 lớp nhựa mỏng, tiếp theo là lớp vải sợi ựầu tiên ( thường dùng vải 2 oz ∼ 60 g/m2 ). Số các lớp tiếp theo phụ thuộc yêu cầu ựộ bền sản phẩm, thường dùng vải 4 Ờ 6 oz. Có thể dùng sợi gia cường ựặc biệt như cacbon hay Kevlar, hoặc các thành phần khác ựóng vai trò lõi hoặc ổn ựịnh kắch thước. Ở các vị trắ góc hay mép nhọn, trong trường hợp vảisợi không làm ựầy ựược ựể tạo hình, sử dụng mattic (ựộn hàm lượng cao trộn cùng nhựa) ựể quét các góc trước khi phủ sợihoặc phải rạch vải sợi tại vị trắ này ựể có thể ôm sát bề mặt.
Khi ựắp nhựa và sợi, chú ý loại bỏ bột khắ và phải ôm sát bề mặt khuôn, có thể dùng ngón tay (có mang găng tay) hoặc bàn chảI ựể ép vải vào trong các góc. Trước khi ghép các nửa khuôn, ựợi nhựa gel biến dạng cao su, không còn ở dạng lỏng, thì cắt gọt phần vải dư ra ựến sát chu vi khuôn bằng dao sắc. Cẩn thận ghép chúng với nhau, dùng các chốt ựịnh vị hoặc gắn bulong qua các lỗ ựã khoan trước ựó trên be khuôn.
Thấm nhựa vào hai băng sợI thuỷ tinh rộng 1 Ờ 2 inch, cắt theo chiều dài khuôn. Cẩn thận ghép nó trên ựường phân khuôn, ép nó sát vào ựường ranh giới. Dùng một ắt chất ựộn trộn cùng nhựa ựể ựiền ựấy các chỗ khuyết do cắt gọt bị lõm xuống. để nhựa ựóng rắn hoàn toàn rối mới lấy sản phẩm ra, nếu không sản phẩm sẽ bị biến dạng hoặc hư hỏng. Nên ựể sản phẩm trong khuôn khoảng hơn một ngày.
4.3.7. Gia cố khuôn
Mục ựắch gia cố khuôn: Làm tăng ựộ cứng chắc của khuôn, khuôn không bị cong vênh, ựảm bảo kắch thước khuôn chắnh xác.
Vật liệu gia cố gồm có: Kim loại, gỗ, PMMA, PVC xốp,Ầ
Nếu vật liệu gia cố kgông tương hợp với nhựa polyeste không no thì vật liệu ựó phải cứng hơn vật liệu composit (kim loại, gỗ).
Nếu vật liệu tương hợp tốt với nhựa polyeste không no thì ta dùng PMMA, PVC xốpẦ (chất phân cực).
Thực hiện gia cố như sau:
Gia cố ựẻ bề mặt không bị biến dạng: Dùng vật liệu nhẹ, rẻ tiền như PVC xốp, PMMA, tấm ván ép, gỗ vánẦ
để ựường thẳng của khuôn không bị cong vênh: Dùng thanh kim loại, gỗ và thanh PMMA (nẹp xung quanh ựường thẳng).
để góc của khuôn không bị biến dạng: Dùng sắt PVC và thanh eke ựể nẹp.
Trang- 63 -
Khi tiếp nhận một sản phẩm composit, ựể gia công dễ dàng nên thay ựổi một số hình dạng và chi tiết của sản phẩm
Vắ dụ bo tròn các góc cạnh ựể lấy sản phẩm dễ.
Sản phẩm nên có ựộ nghiêng thoát khuôn ựể giảm bớt số khuôn.
Cần xác ựịnh mặt phân khuôn chắnh xác, rõ ràng thì số lượng khuôn ghép tối thiểu (bavia không nằm ở vị trắ quan trọng).
Phải xác ựịnh nhiều phương pháp làm khuôn, có mẫu hay không có mẫu ựể giảm giá thành.
Xác ựịnh phương pháp gia công nào ựể có lợi (ựắp tay, quay li tâm, dùng súng phun, công nghệ khácẦ)