2.4.3.1. Vật liệu nền (nhựa)
Hầu hết các loại nhựa dùng ở Việt nam được sử dụng chất gia tốc và chất xúc tác với hàm lượng thích hợp khoảng (0,5 2)%. Từ đó, trong hỗn hợp sẽ xảy ra các phản ứng hóa học sinh nhiệt để kích thích các phân tử hoạt động và liên kết với nhau thành chuỗi để tạo nên chất dẻo ở trạng thái rắn. Quá trình này phụ thuộc vào hàm lượng chất xúc tác, chất gia tốc, nhiệt độ môi trường và khí hậu.
Sau khi Polyester cơ bản được tạo ra, các nhà sản xuất sẽ tiến hành chuyển đổi các đặc tính của nhựa để phù hợp với từng ứng dụng riêng biệt.
1) Nhựa tạo lớp
Nhựa tạo lớp là loại nhựa kỵ khí, nghĩa là nó không đông cứng hoàn toàn trong môi trường không khí. Khi đó các lớp nhựa sau sẽ dễ dàng liên kết với lớp nhựa trước. Các đặc tính của nhựa tạo lớp: Có khả năng chống thấm nước, bền, khả năng dính kết, khả năng chống phản xạ, tia cực tím và thời tiết, có khả năng kết hợp với các loại vật liệu khác.
Để đảm bảo độ cứng chắc chúng ta nên sử dụng nhựa tạo lớp đã pha sẵn chất xúc tác và chất gia tốc.
2) Nhựa bề mặt
Là loại nhựa dùng để tạo lớp bề mặt sau cùng, nó không có tính kỵ khí. Loại này thường có chứa sáp hay các loại chất có tính năng tương tự, khi quá trình biến cứng xảy ra, sáp sẽ chảy loãng và tráng lên bề mặt một lớp mỏng làm cho nhựa đông cứng hoàn toàn.
Trong thực tế sản xuất người ta thường tạo ra nhựa bề mặt bằng cách pha paraphin vào nhựa tạo lớp với hàm lượng khoảng 1 (%). Nhựa bề mặt thường cứng hơn nhựa tạo lớp, có khả năng chịu ăn mòn hóa học và chịu tác động của môi trường tốt hơn.
3) Gelcoat
Lớp bao phủ có vai trò rất quan trọng đối với những sản phẩm chế tạo từ GRP. Do đó, nhựa dùng làm lớp bao phủ được chế tạo đặc biệt nhằm đảm bảo có đầy đủ tính chất của lớp bảo vệ như: Chống được tia cực tím, chống hà bám, tạo độ bóng bề mặt, dễ tạo màu sắc theo ý muốn.
Hiện nay, ở Việt Nam đang sử dụng một số loại nhựa polyester không no phổ biến như: 268BQTN, Dynopol 2116, G3253T, NORPOL, ISO, ....
2.4.3.2. Vật liệu cốt (vật liệu gia cường)
Vật liệu cốt trong GRP là sợi thủy tinh (Glass Fiber) rất thong dụng trên thị trường Việt Nam, bao gồm:
1) Mat
Mat được chế tạo bằng cách tạo ngẫu nhiên các sợi thủy tinh trên mặt phẳng, sau đó dùng chất liên diện để liên kết các sợi với nhau, tạo thành một vật liệu tấm giống như nỉ.
Trọng lượng khô của Mat từ (0,2 0,9) kg/m2. Tính theo trọng lượng, Mat là vật liệu gia cường có giá thành thấp nhất. GRP làm từ Mat có hàm lượng sợi thủy tinh thấp, từ (25 35)% và hàm lượng nhựa lớn nên vật liệu này có tính kín nước tốt. Mặt khác, do tính chất vô hướng của Mat mà vật liệu GRP có độ bền liên kết bên trong tốt.
Trong sử dụng, Mat thường được dùng như một lớp trung gian liên kết các lớp GRP với nhau, nếu chỉ sử dụng Mat, do hàm lượng nhựa cao nên GRP có độ bền và mô đun đàn hồi thấp. Trong gia công, Mat dễ dàng cho nhựa thấm vào, dễ tạo các góc uốn.
2) Vải thô (WR - Woven roving)
So với các dạng vải thủy tinh khác, vải thô dày hơn do sợi dệt lớn hơn. Trọng lượng của vải thô vào khoảng (0,3 1,2) kg/m2. Trong vật liệu GRP, vải thô thường được dùng ô tôn kẽ với các lớp Mat giúp cho vật liệu GRP có cấu trúc chặt chẽ, độ cứng và độ bền kéo tốt. Vải thô có một số đặc điểm sau:
- Tạo chiều dày của lớp nhanh.
- Không tạo được bề mặt GRP phẳng.
- Khó thấm ướt và hấp thụ nhựa, đòi hỏi phải sử dụng loại nhựa thích hợp. - Tấm GRP chế tạo từ vải thô thường có hàm lượng thủy tinh khoảng (4555) %. - Khó tạo các góc uốn.
2.4.3.3. Chất xúc tác
Chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên gel và biến cứng của nhựa (đây là giai đoạn cho phép gia công và hoàn thành sản phẩm GRP). Chất xúc tác có 2 loại: Chất đông rắn (Catalyst) và chất gia tốc (Acelerator).
1) Chất đông rắn
Chất đông rắn thông dụng nhất cho nhựa polyester không no ở nhiệt độ thường là MEK (Methyl Ethyl Peroxide). Trong thành phần polyester lỏng có chứa các liên kết cacbon nối đôi C = C, đây là liên kết không bền, nếu có một tác nhân nào đó tác
động sẽ bẽ gãy các liên kết C = C thành liên kết cacbon nối đơn C - C, tức là tạo nên quá trình polyester hóa, làm cho nhựa lỏng biến cứng, đó chính là chức năng của chất đông rắn. Thông thường hàm lượng chất đông rắn chiếm từ (0,55)% khối lượng nhựa nền (hàm lượng thường sử dụng là 1%).
2) Chất gia tốc
Chất xúc tác có chức năng thúc đẩy quá trình biến cứng của nhựa mà không ảnh hưởng đến tính chất của nó. Chất gia tốc thường sử dụng là các loại muối kim loại nặng như: Octoate Cobalt, Vezinat cobalt, Naptenat cobalt.
Hàm lượng chất gia tốc luôn ít hơn hàm lượng chất đông rắn, chỉ chiếm khoảng (0,2 0,5)% khối lượng nhựa. Khi sử dụng, chất gia tốc phải được hòa tan trong nhựa trước khi thêm chất đông rắn vào.
2.4.3.4. Các chất phụ khác 1) Chất làm bóng khuôn
Cho đến nay, vật liệu đánh bóng thông dụng nhất là sáp carnauba wax (thường gọi tắt là Wax). Độ bóng của hầu hết các bề mặt được tạo ra nhờ sự có mặt của loại sáp quý này. Wax được bán trên thị trường ở dạng lỏng hoặc kem đựng trong hộp (giống như xi đánh giày).
Ngoài Wax, người ta còn dùng sáp silicon để tạo độ bóng. Tuy nhiên, loại này ít sử dụng vì nó có thể tạo ra một số phản ứng không kiểm soát được với nhựa gelcoat.
Khi cần tạo độ bóng cho bề mặt sản phẩm, người ta bôi lên bề mặt khuôn một lớp sáp mỏng và đều trước khi chế tạo.
2) Chất chống dính và tách khuôn
Chất chống dính được sử dụng khi cần tách khuôn. Hiện nay, hai loại chất chống dính thông dụng nhất là polyvinyl alcohol (PVA) và sáp paraphin (còn gọi là sáp đèn cầy). Trong đó, PVA thường được pha loãng trong nước hoặc rượu methyl, không màu còn sáp paraphin được chế tạo ở dạng thỏi rắn có màu trắng đục.
3) Chất chống chảy
Thông thường nhựa gelcoat và các loại nhựa nền đã pha trộn sẵn chất chống chảy. Trong trường hợp nhựa mua về thuộc nhóm không có tính chống chảy có thể pha thêm các chất chống chảy như dầu castor chứa hydro hoặc keo silica aerogel và bột aerosil với tỷ lệ khoảng 5%. Khi pha trộn phải cẩn thận vì bản thân các chất này ít nhiều có gây hại đến sức khoẻ.