Luận văn tính chất cơ học của vật liệu compozit trên cơ sở nhựa pekn gia cường bằng sợi thuỷ tinh và mat tre chế tạo theo phương pháp rtm và hút chân không

Từ những sản phẩm ban dầu được sản xuất bằng phương pháp thô sơ nhất là lăn ép bằng tay, đến nay trên thị trường đã xuất hiện các sản phẩm với công nghệ sản xuất cao cấp hơn như các lọa

LOI CAM ON

Xin chân thành cảm ơn thầy piáo, GS TSKH NGND Trần Vĩnh Diện,

người đã hướng dan tan tinh, chu déo và nghiêm khắc để luận văn này dược

thành công tốt đẹp Xin cảm ơn PGS.TS Bùi Chương và toàn thể Ban Giám

đốc Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyrne đã lạo mọi điều kiện lối nhất để

việc nghiên cứu luận văn này được điễn ra thuận lợi Xin cảm ơn tất cả các

đồng nghiệp của tôi tại Trung tâm Nghiên cứu vật liệu polyme, những người

đã chia sẻ cùng tôi những khó khăn, tận tỉnh giúp đỡ tôi trong những ngày

qua Cẩm ơn vợ và các con tôi, nguồn động viên tỉnh thần lớn nhất của tôi

trong mọi thời điểm của cuộc sống,

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

LOI CAM DOAN

“Tôi, Phạm Gia Huân là cán bệ nghiên cứu tại 1rung tam Nghién citu vật liệu polyme, Irường Đại học lách Khoa Hà Nội, là học viên lớp Cao học

chuyên ngành Công nghệ Vật liệu Hoá học, khoá 2005 - 2007 xin cam doan bài luận văn này là công tình nghiên cứa của chính tôi và xin chịu trách nhiệm về toàn bộ những kết quả, số liệu nghiên gứu đưa ra trong này

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

PHAN I: TONG QUAN

1.1, Giới thiệu chung về vậi liệu commpozit

1.1.1 Lịch sứ phát triển

1.1.2 Khát niệm về vat ligu polyme composit

1.1.3 Các phương pháp gia công vật liệu PC

12 Các nguyên liệu chính sử dụng trong vật liệu polyme comporït

1.3 Các phương pháp gia công vật liệu compozit dược nghiên cứu -

1.3.2 Phương pháp bom nhựa vào khuôn (Resin Transftr Molding - RTM) 35 1.3.3 Phương pháp bửi chân không (Vacuum Teclnique «VÌ c3

PHẦN II: CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Thiết bị và nguyên liệu đầu

3.1.1 Thiết bị

3.1.1 Nguyên liệu

2/2, Các phương pháp chế tạo mẫu ,

1 Làm mẫu thử theo phương pháp RTM

Làm mẫu thể theo phương pháp VIM

3 Làm mẫu thử theo phương pháp VIR

22224 Làm mẫu thứ theo phương pháp VAT

2.3 Các phương pháp nghiên cứu tính chất của nguyên vật lige

2.3.1 Phuong pháp xác: định tỶ trang vat liéu polyme comport

3.3.2 Các phương pháp xác dink tink chất cơ lý vật liệu poltWne com

PHAN IL: KET Qua VÀ THÁO LƯU AN

3.1 Thiết kể khuôn

3.2 Khảo sát mẫu theo phương phép RTM

3.3 Khảo sát mẫu theo phương pháp hút chân không

3.3.3 Khảo sốt phương pháp VIB, VAT

3.3.4 Khảo sắt các chỉ tiêu kỹ thuật của mẫu gia cường bằng sợi th

5 Khảo sắt các chỉ tiêu kỹ thuật của mẫu gia cường bằng sợi tre 6$ KẾTLUẬN

DANH MỤC CÁC CHU VIET TAT

HLU_ - Phương pháp lần ép bằng tay (Hand Lay- Up)

PC - Polyme compozit

PEKN - Nhựa nolyeste không no

RIM_ - Phương pháp bơm nhua vio khuén (Resin ‘Lransfer Molding)

VAT - Phương pháp tao hình bằng túi chan khGng (Vacuum assisled

Trang Bang I.1 Tính chất cơ lý của các loại sợi thủy tỉnh 21 Bảng I.2 Hàm lượng các chất có trong sợi tre 2

Bảng L4 Thông số kỹ thuật tiêu biểu của Megajeet Pro và Megaject V 27

Bảng I.5 So sánh giữa RTM cổ điển và RTM tự động hoá 32

Bang I.6 Sự khác nhau cơ bản giữa VIM và VIB 35

Bảng III.1 Độ thấm nhựa theo thời gian của mẫu 59

Bảng III.2 Các chỉ tiêu cơ học của vật liệu gia cường bằng sợi thủy tinh 6l

Bảng III.2 Các chỉ tiêu cơ học của vật liệu gia cường bàng sợi tre 65

> VIDEO VA ANH DONG

& = Flashl.1: Bơm nhựa vào khuôn, 45 giây, trang 30

Flash 1.2 Hút nhựa vào khuôn bằng chân không, 25 giây, trang 40 8 8, 25 gidy 8

%4 Video: Hút nhựa theo phương pháp VIB, 8 phút, trang 59

Phạm Gia Huản - CNVL Polyme 2005-2007

Ten hình vẽ, đồ thi Hình L1 Thiết bị Megaect R'LM ro và Megajeet V PlastecirLM: Machinery

Hình I2 Khuôn RTM kích thước lớn và hệ thống nông đỡ được tự động hed

Hình L3 Sơ đồ một hệ thống bơm nhựa vào khuên tiêu biểu

Hình L4 Các sản phẩm tiêu biểu được ché tao thea phuong php RIM

Hình I5 Bộ gá cho khuôn hút nhựa bằng chân không,

Hình L6 Sơ đồ khuôn cho phương pháp hút nhựa bằng chân không

Hình L7 Sơ đồ hút nhựa bằng chân không

Hình I8 Sơ đồ khuôn che phương pháp tạo hình bằng túi chân không

Hình L9 Sơ đồ bố trí hệ thống dẫn nhựa và hút chân không

Hình L.10 Sơ đổ bố trí đường dẫn nhựa theo hình xường cá

1Iình ¡.11 Chế tạo tầu thuỷ theo phương pháp hút nhựa bằng chân không của

Cty Maxilena (Slovenia) theo quy trình của Cty PolyWorx Minh 1.12 Các sắn phẩm được chế tạo theo phương pháp hút nhựa vào khuôn

Hình 1.13 Các sẵn phẩm chế lạo theo phương pháp tạo hình trong túi CK

Minh iL.1, So dé he théng hut chan khong

Hình ï1.2 Các thiết bị thử nghiệm tinh chat co hye

1Ĩình II.1 Các chì tiết khudn RIM va VIM

Hình TTT.2 Hút nhựa vào khuôn theo phương án 3

1Ĩình HI.3 Mẫu VIM theo 3 phương án khác nhau

Hình TT.5 Hút nhựa theo phường pháp 5 (không có lớp dẫn nhựa)

1ĩình ï1L.6 Iiút nhựa theo phương pháp VIB

Hình II 7 Độ bến kéo, nén, uốn của vật liệu

1ĩình II 8 Mô dun đàn hồi kéo, nén, uốn của vật liệu

Hình II 9, Độ bên va dập của vật liệu

Hin II, 19 Ảnh chụp mặt cất ngang của vật liệu

Tình TH L1, Độ bên kếo, nén, uốn của vật liệu gia cường bằng sợi trc66

11ình HI, 12 Mô đun kéo, nén uốn của vật liệu gia cường bằng sợi tre

Hint 11.13 Độ bên va đập của vật liệu gia cường sợi tre

Hình TT L4 Ảnh chựp mặt cất của vật liệu gia cường bằng sợi tre

MO BAU

"Thời gian gần đây thuật ngữ "vật liệu compozir" không cồn xa lạ đối với

người tiêu đùng trong nước, nhưng với các nhà khoa học thì nó đã được biết đến sớm hơn rất nhiều Vật liệu cơmpozit nhờ những tính năng vượt trội như

nhẹ, bên, đễ gia công, có tính chuyên dụng cao, mà dang dần chiếm lĩnh thị

trường và được ứng dụng rộng rãi thay thế cho những vật liệu tru yên thống

Sau hơn 30 năm tổn tại và phát triển, ngành công nghiệp sản xuất vật liệu compơzảL trong nước cũng dã phát triển rất nhanh về tổng khối lượng sản

phẩm liêu thụ trong năm cũng như về chẳng lọai vật

công nghệ chế

tạo Từ những sản phẩm ban dầu được sản xuất bằng phương pháp thô sơ nhất

là lăn ép bằng tay, đến nay trên thị trường đã xuất hiện các sản phẩm với công nghệ sản xuất cao cấp hơn như các lọai vật liệu ép nống trong khuôn với

nguyên liệu đầu được chuẩn bị sẩn như BMC, SMC, vật liệu sản xuất theo phương pháp quấn sợi, các profile dài vô tận được sản xuất theo phương pháp

đúc kéo

Với việc dầu tư các thiết bị sản xuất như máy dúc kéo, máy trộn BMC, máy

chế tạo bán thành phẩm SMC, máy quấn sợi chiểu dài 6 m, .Trung tâm

nghiên cứu vật liệu Polyme, trường Đại học lách Khoa Hà Nội là một trong

những cơ sở đi tiên phong trong việc ứng dụng các công nghệ mới vào sản xuất vật liệu compozit Trên đà phát triển công nghệ đó, Trung tâm đã đâu tư

đại hơn nữa là

thêm một dây chuyền thiết bị

ệ thống sản xuất vật liệu compozit bằng phương pháp bơm nhựa vaio khusn (RTM - Resin Transfer

Molding) hoại động riêng biệt hoặc với sự trợ giúp của thiết bị húi chân không Để các thiết bị trên hoạt động đạt hiệu quả cao nhất, cân phải cổ một

sự đầu tư chiều sâu vào việc nghiên cứu phát huy những tính năng của chúng

để tìm ra quy trình hoàn thiện nhất trong việc chế tạo vật liệu polyme

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

thiện quy trình công nghệ hiện dại này

Để tài này gồm các nội dung chính:

-_ Nghiên cứu thiết kế khuôn thử nghiệm cho các phương pháp chế tạo vật liệu polyme compozit bằng R'LM và hút chân không

-_ Chế tạo thử các mẫu sản phẩm theo các phương pháp RTM và hút chân không thông dụng trên cơ sở nhựa polyeste không no gia cường sợi thủy tỉnh

-_ Khảo sát các tính chất của các mẫu chế tạo dược

-_ Ứng dụng các phương pháp trên để chế tạo vật liệu compozit trên cơ sở

nựa polyeste không no gia cường bằng sợi tre

-_ Khảo sắt tính chất của các mẫu gia cường bằng soi tre

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

1.1.1 Lịch sử phát triển

Tit hang nghìn năm trước đây, vật liệu compozit dã dược sử dụng trong đời sống người cổ dại một cách võ thức như những ngôi nhà bằng rơm ra trất bùn đất, các bình gốm có cốt bằng các loại sợi tự nhiên , nhưng việc nghiên

cứu chế tạo vật liệu polyme compozit (PC) để đưa ra sử dụng rộng rãi chỉ mới

được phát triển thực sự vào những năm dau thế kỈ trước Vào năm 1938, vật

liệu PC trên cơ sở polycstc gia cường bằng sợi thủy tinh đã dược sử dụng lần

dấu tiên trong ngành hàng không Đến năm 1950 vật liệu polyme compoziL

được bổ sung thêm một lọat các nguyên liệu chính nữa khi nhựa epoxy được

ra dời và cấc loại vật liệu gia cường mới như sợi cacbon, sợi aramit, sợi silie được phát hiện và dưa vào ứng dụng Kế từ đó đến nay vật liệu polyme

compozit được phát Iriển, ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực dan dung va công nghiệp lừ những sản phẩm thông thường như các vật dụng chứa đựng,

các bổn nuôi trồng thủy sản, các chỉ tiết 6tô, các tấm sàn và vách ngăn trong xây dựng cho đến các sản phẩm công nghệ cao sử dụng trong các ngành

công nghiệp điện tử, hàng không, vũ trụ [4]

1.1.2 Khái niệm về vật liệu polyine compozit

+ — Định nghĩa

Vật liệu compozit là một hệ thống gồm hai hay nhiều pha thường rất khác nhau về bản chất, không hda tan vào nhau, phân cách nhau bởi bể mặt phân chia pha Trong đồ pha liên tục gọi là pha nên, phá phân bố gián đoạn được bao bọc bởi pha nên gọi là pha gia cường Pha nên trong vật liệu polyme

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

compøzit (PC) là các loại polyme, cồn pha gia cường là các lọai sợi, vảy, hạt,

[5]

Các pha thành phần dược kết hợp lại để tạo nên vật liệu cormpozit nhưng

không vĩ thể mà tính chất của vật liệu compozit bao hầm tất cá tính chất của chúng Điểm đặc biệt ð đây là vật liện compozit chỉ lựa chọn trong các pha

thành phần những tính chất tốt và phát huy chúng, nhờ vào những công nghệ

san xuất tiên tiến

$ — Phản loại

Thông thường vật liệu polyme compozit được phân lợai theo 2 cách dựa trên đặc diểm của hai pha:

> ‘Theo pha nén polyme:

= Vat ligu PC nén nliya nhiệt rắn

" Vật liệu PC nên nhựa nhiệt dẻo

> Theo pha gia cường:

"_ Chất gia cường dạng phân tán (bột)

= Chat gia cwong dang sợi ngắn hay vầy

= Chat gia cudng dang sqi lién tục (sợi cacbon, sợi thủy tinh )

" Độn không khí

= _ Chất gia cường dạng blend polyme — polyme

Chất gia cường đạng bột và sợi ngắn thường dược sử dụng dễ chế tạo

các sản phẩm dạng khối có khả năng chịu va đập và chịu nén tối Chất gia cường dạng sợi đài được sử dụng nhiều nhất trong dân dụng cũng như Irung công nghiệp Các sản phẩm làm từ sợi đài thường có độ chịu kéo theo chiều đọc sợi và chịu uốn tối

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

@ Tính chất chung của vật liệu polyme compozit

Vật liệu polyme eompozit mang tính chất của các pha thành phần có mặt

trong vật liệu, tuy nhiên nó không bao hàm tất cả tính chất của cá c pha thành phẩm mà chỉ lựa chọn trong đồ những tính chất tốt để phát huy thêm lên, Tuy

nhiên tính chất của vật liệu cồn phụ thuộc vào thời gian, lần số biến dạng, tải

trọng tác dụng lên, hầm lượng chất gia cường, sự định hướng của sợi gia cường Tính chất cơ học của nhựa nền thường kém hơn sợi vì vậy khi tải trọng

tác dụng vào vật liệu nhựa nên sẽ chuyển ứng suất lên sợi Để vật liệu

compozit chịu tai trọng tốt thì độ đãn dài của sợi phải nhỏ hơn cỗa nhựa nền, môđun của sợi phải lớn hơn của nhựa nền Ngoài ra đường kính sợi cũng đồng,

vai trồ quan trong trong vật liệu compozit nó ảnh hưởng tới khả năng truyền

ứng suất lên sợi, do dó phải lựa chọn dường kính s sao cho phũ hợp

'Tính chất nổi bật của vật liệu polyme compozit là nhẹ, bền, chịu môi trường, dễ gia công, có tính định hướng hay không định hướng tùy theo yêu

cầu của vật liệu Nhược điểm lớn nhất là tính chất dẫn điện, nhiệt kém hơn sơ

với kim loại, và độ chịu nhiệt kém hơn so với vật liệu gốm

* Ung dung

Vật liệu polyme compoziL hiện nay được ứng dụng rộng rãi và phổ biến,

từ những sán phẩm đơn giản như thùng chứa nước, tấm lợp, võ thiết bị máy lạnh, tí vi cho đến những sản phẩm cổ kết cấu phức tạp, đặc biệt trong hàng, không, vũ trụ Vật liệu compozit được ứng dung trong công nghiệp chủ yếu ở các lĩnh vực sau

- Ngành công nghiệp ðtö: được sử dụng trong các chỉ tiết, bộ phan cha

ðtô có tác dụng làm giảm trọng lượng của xe, tiết kiệm nhiên liệu, chịu ăn

mồn tốt, giám chỉ phí sản xuất

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

- Ngành công nghiệp đóng tầu: vật liệu compozit dược sử dụng trong những chỉ tiết, kết cấu chịu lực đa dạng như boong tàu, thùng chứa, cột buổn

- Ngành hàng không, vũ trụ: được sử đụng nhiều trong các chỉ tiết của

máy bay, tàu vũ trụ |2, 3 5]

1.1.3 Cúc phương pháp gia công vật liệu PC

Vật liệu PC được chế tạo theo nhiều phương pháp gia công khác nhau

như: lăn ép bằng tay, ép nóng trong khuôn, đúc phun, đúc kéo, quấn soi,

"Trong đó phương pháp lăn ép bằng tay dược sử dụng phổ biến nhất bởi có nhiễu ưu điểm như: thao tác đơn giản, chỉ phí sản xuất thấp, đễ chế lạo vật

liệu, có thể tạo các kết cấu vật thể từ nhỏ tới lớn nhưng phương pháp này

cũng có nhược diểm là: chất lượng sản phẩm không ổn định và phụ thuộc

nhiễu vào tay nghề của người thợ, không tạo dược các kết cấu phúc tạp, gay & nhiễm môi trường

Cáo nhà sản xuất chia các phương pháp gia công vật liệu PC ra làm 2 nhóm chính là gia công trên khuôn kín và gia công trên khuôn hớ Các phương

pháp gia công trên khuôn hở thì chỉ sử dụng khuôn có một mặt, sản phẩm được chế tạo trực tiếp trên khuôn này Nhựa nền cho các sản phẩm loại này

chủ yếu là các hệ nhựa đống rắn nguội ngoài không khí Phương pháp này cho

ra sản phẩm chỉ có I bể mặt bóng, độ dày không được đông đều nhưng được lợi thế là đơn giản trong gia công, có thể làm sản phẩm có kích thước tuỳ ý mà

giá thành tăng lên không nhiều do khấu hao cho khuôn ft khuôn sử dụng cho

phương pháp này cổ thể làm từ các vật liệu chắc chắn như kim loại cho đến

các vật liệu rẻ tiển như thạch cao, cao su hay bằng chính compozit Phương pháp gia công trong khuôn kín thì sử dụng khuôn có 2 mật Vật liệu làm khuôn cho phương pháp gia công này phần lớn lầm từ kìm loại và hệ nhựa nên

có thể sứ dụng đồng rắn nồng hoặc nguội tuỳ ý Sản phẩm cho 2 bẻ mặt nhãn,

c6 độ dày đồng đều hơn và có thể điều chỉnh được

Cham Gia Hudn - CRVL Polyme 2005-2007

® — Các phương pháp chế tạo vật liệu comnosll trên khuôn hở thường

sếp:

- Lan ép bằng tay: Các loại sơi gia cường được đật trực tiếp lên bê

aL

khuôn rồi thấm nhựa lên, sau đó dùng các con lăn chạy qua chạy lại cho nhựa

thấm đều vào sợi Là phương pháp cổ điển nhất nhưng đến nay vấn được sử

dụng rộng rãi do đơn giản và chỉ phí ban đầu cho thiết bị thấp

- _ Phun sợi: Sử dụng sợi ngắn thấm nhựa rồi dùng súng phun hỗn hợp này lên bể mặt khuôn Hỗn hợp này chủ yếu được đóng rắn ngoài không khí

- Quay ly tâm: dùng chế tạo các sản phẩm dạng ống, nhấn mặt ngoài

Hỗn hợp sợi nhựa đã có chất đồng rấn dược đưa vào mặt trong của khuôn dạng

ống rồi dùng lực ly tâm phân tần đều trên bể mặt khuôn Chỉ thích bợp cho sản xuất lớn với các sản phẩm có kích thước cố dịnh với quy mô lớn do mỗi khuôn chỉ cho ra rnột loại sản phẩm và đầu Lư ban đầu lớn

- Quan sei: cing như quay ly tâm, nhương pháp quấn sợi cũng sử dụng để chế tạo các sẵn phẩm dạng ống nhưng khác biệt là các sản phẩun này nhấn mật

trong, Ngoài ra khi thay đổi gốc quay, sử dụng phương pháp này có thể chế

tạo được các sản phẩm có thiết diện Khác nhau hư hình elip, 6van và cả hình thoi cũng như các sản phẩm không đối xứng như các bình chứa gas ở áp suất

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

-_ Bơm nhựa vào khuôn (TM): sử dụng rất rộng tãi trong công nghiệp hằng không và 6 (6, trong đó nhựa và chất đóng rấn được trộn lần trung một

thiết bị rồi dùng một lực lác động nhẹ bên ngoài để đưa vào khuôn có chứa sẵn sợi gia cường

- Phuong pháp hút chân không: có 2 phương pháp hút chân không thường

gặp là: 1) dùng chân không để đưa nhựa vào các lớp sợi gia cường khô được

sắp sẩn trong khuôn và 2) dùng chân không để tăng độ bến chặt của vật liệu

được chế tạo theo một phương pháp thông thường khác nhằm làm tăng thèm

độ bến cơ học và một số tính chất khác của vật liệu

Hai phương pháp cuối được nghiên cứu trong luận văn tốt nghiện này và sẽ

dược Irình bày cụ thể hơn trong phần sau.[5, 10, 34]

1.2 Các nguyên liên chính sit dung trong vật liêu polyme compozit

1.2.1 Nhựa nên

Nên polyrne đóng vai trò là chất kết dính nhằm chuyển ứng suất tập trung lên chất gia cường, do vậy mà độ bám dính của nên lên sợi gia cường ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của vật liệu Để lạo vật liệu cornpozil có tính chất tốt, nền polyme cần phải đấp ứng những yêu cầu sau:

e Có khả năng thấm ướt hoàn toàn lên bể mặt chất gia cường để tạo sự

tiếp xúc lớn nhất

« Có khả năng tăng độ nhớt hoặc hốa rắn trong quá trình gia công

© — Có khả năng biến dạng trong quá trình đóng rắn để giảm ứng suất

nội xây ra đo có hiện tượng co ngói thể tích

ø Chữa các nhóm hoạt động hay phân cực

s Thích hợp với các phương pháp gia công thông thường

Nhựa nhiệt rấn có cấu trúc thẳng, nhánh, hay rạng không gian Một số

hệ nhựa nhiệt rắn c6 khả năng đóng rắn dưới điểu kiện nhiệt độ, án suất cao

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

nhưng một số hệ khác lại có thể gia công ở nhiệt độ thường Nhựa nhiệt rấn

thích hợp với nhiều loại chất gia cường khác nhau về chủng loại cũng như hinh dang, kích thước Vật liệu compozil nên nhựa nhiệt rắn được giá cường bằng các loại sợi đãi thường sử dụng nhiều để chế tạo các sẵn phẩm đặc biệt trong công nghiệp ôtô, quân sự, hàng không, vũ trụ Các lọai nhựa nhiệt rắn

thường cược sử dụng là: polyurctan, phenolfocrnanrlchit, nhựa cpoxy, polyesLc không no

Nhựa nhiệt dẻo có cấu trúc mạch thẳng, mạch nhánh, có thể hóa rin khi làm lạnh Nhựa nhiệt dẻo có thể ở dang tỉnh thể hoac vô định hình, chịu dựng

môi, chịu nhiệt kém hơn so với nhựa nhiệt rán Nên nhựa nhiệt dẻo có tĩnh dai,

bền, cứng nhưng ở nhiệt độ cao tính bền của vật liệu sẽ bị mất đi Để tăng

cường tính chất của vật liệu người ta thường sử dụng thêm chất gia cường Vật

liệu compozit nhựa nhiệt déo thường gia công bằng phương pháp đúc, ép đùn

Các lọai nhựa nhigt déo thường sử dụng là: polyetylen, polypropylen,

polystyren, polyamit

Trong bài luận văn này ta chú trọng đến ba loại nhựa nhiệt rắn thường được dùng cho phương pháp hút chân không và bơm nhựa vào khuôn là polyeste khong no, epoxy và vinyleste [3]

@ = WNhua polyeste khéng no

Trong công nghiệp vật liệu polymer compozit, PEKN là loại nhựa nên phổ biến nhất, chiếm 95% sản lượng nhựa nên nhiệt rấn

Nguyên liệu dầu để tổng hợp nhựa PHKN gồm: các anhydrit (phtalic,

maleic, izophlalie ) và diol (eLylen glyeol, proplen glycol)

Phản ứng trùng ngưng giữa anhydrit (axiQ và diol xây ra ở nhiệt độ 150

- 200 °C để tạo thành PEBKN có công thức tổng quát:

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

Các chất khởi đầu thông dụng:

Hiện nay nhựa cpoxy chiếm hàng đầu trong các loại nén polymer di

biết được ứng dụng để sẵn xuất vật liệu compozit cố độ bên cao

Nhựa cpoxy có rất nhiều loại khác nhau về cấu trúc hoá học nhưng quan

trạng nhất là nhựa epoxy di tir epyclohydryn va diphenilopropan (bisphenol

A)

Phản ứng tạo thành nhựa epoxy là sự kết hợp nối tiếp - luân phiên của

nhém epoxy (epyclahydrin) vdi nhém hydroxyphenol (bisphenol A} va Li lao nhốm epoxy nhờ khử clohydro để tạo thành nhựa có công thức tổng quát như Sau:

Nhựa epoxy chuyển sang trạng thái không nóng chảy, không hoà tan,

có cấu trúc mạng lưới không gian ba chiểu dưới tác dụng của chất đóng rắn Các chất này phần ứng với nhóm chức của nhựa epoxy, đặc biệt nhóm epoxy

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

Các phản ứng chính của nhóm cpoxy là cộng hợp với các hợp chất chứa

hydro hoat dong va tring hợp nhóm epoxy theo cơ chế ion Do vậy, chất đồng rắn được phân thành 2 loại nhóm chính: chất đóng rấn cộng hợp và chất đồng

rắn trùng hợp

Chất đồng rắn cộng hợp gồm có: các loại amin (thing, thom, ving, di

vòng ), axit cacboxyHc và oligome Còn chất đóng rắn trùng hợp được sử

dung rộng rãi là các phức của triflobo, nhur BFs.O(C2Hs)2

¢ = Nhuya vinylesteepoxy

Nguyên liệu đầu dé chế tạo vinylesteepoxy (VEE) là nhựa epoxy phân

tử thấp (chỗ yếu trên cơ sở bisphenol A) và axit metacrylic Chính vì vậy, việc

phát triển nhựa VI-I: có liên quan chat chế với nhựa epoxy

1.2.2, Sgi gia cường

+ Gợi thuỷ tính

Sợi thủy tỉnh dược sử dụng nhiều nhất để chế tạo vật liệu polyme

compozit nhờ những tính chất ưu việt sau:

Giá thành thấp

Dễ sử dụng

Không cháy

Bên khí hậu và sinh học

Tao vat liệu có tính chất cơ lý cao

Phổ biến, đa dạng

a Phân laại

Soi thủy tinh có nhiều loại nhưng cơ bán cố các loại sau:

E - glass: sợi thủy tỉnh cách diện tốt, tính chất lý hoá tốt, đa đạng và

được sứ dụng rộng rãi

A - glass: sợi thủy tình chịu kiểm, nhẹ, bên nhưng chịu nước kém

€ - glass: sợi thủy tỉnh chịu hoá chất tốt, dặc biệt là với axit

S8 - glass, R - glass: sợi thủy tỉnh sử dụng trong ngành hàng không, vũ

trụ, chịu hoá chất, chịu nhiệt tốt

Sgi thủy tỉnh môđun cao,

Trong số này thì ba loại đẩu sử dụng nhiều hơn cả trong công nghiệp cũng như dân dụng do giá thành hạ hơn, dễ sử dụng, Hai loại cuối là các loại sợi dặc chủng giá thành cao nên chỉ dũng trong các trường hợp đặc

biệt,

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

b Tính chất

Tính chất của một số loại sợi thủy tinh được thể hiện ở bảng †

Bảng E1 Tĩnh chất cơ lý của các loại sợi thủy tình

Sợi cacbon được chế tạo từ polyacrylonitryl qua các giai đoạn: ôxy hoá

khử nước ở 300 °C, cacbon hoá ở l 100 °C; graphit hoá ở 1500 "C (nếu cần sợi

cố độ bển và môđun cao hơn cần xử iý đến 2600 °C) và cuối cùng là xử lý

nhiệt trong môi trường, axit để làm tăng độ thó ráp của bể mặt sợi, nâng cao

độ bám dính với nhựa Sợi này có tính chất rất tốt nhưng đồng thời giá thành cung tất cao nên chỉ sử dụng trong các trường hợp đặc biệ Sợi có cấu thrc từ cacbon vô định hình đến graphit tỉnh thể tuỳ thuộc vàn phương pháp sẵn xuất Những sợi được sử dụng rộng rãi có muodun trên 200 GPa, cao hơn thép dến bá

lần

@ = Sei aramit (kevlar)

Sợi kevlar được phái minh năm 1972 và ngay lập tức trở thành nguyên liệu đặc chủng cho ngành công nghiệp cornpoziL với những tính năng đặc biệt

Soi có độ bền và môđun cao, tỷ trọng thấp, tự đập tat lửa, không nóng chảy và phân huỷ thành tro ở 400 °C Ngoài ra sợi còn một đặc tính nữa là tự bung ra thành các bó sợi nhỏ rất bền khi bị phấ huỷ Nhờ đặc tính này mà vật liệu

compozit làm từ aramit được sử dụng trong quân đội để làm áo chống đạn

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

Nhược điểm lớn nhất của aramit là kém bền với tỉa tử ngoại và độ bến mỗi

dong thap [5, 10]

+ đợi tre

a Ciẩu lạo của tre,

Tre thuộc họ Bambusoidecie, được coi là một ligno - xenlulo compozit

tự nhiên, trong đồ các sợi xenlulo được bao bọc bởi nhựa nên lignin

Các loại sợi tự nhiên trên cơ sở lgno - xenlulo có cấu trúc như một

compozit bao gồm các sợi xenlulo cực nhỏ (đường kính khoảng 1Ö - 12 tun) trong nên vô định hình của lignin và hemixenlulo Các sợi này lại được cấu thành từ các sợi nhỏ hơn chạy dọc theo chiểu dài sợi Sgi nhỏ này có cấu trúc

phức tạp và được tạo thành bởi một lớp sơ cấp mỏng bao quanh thành lớp thứ cấp dày Góc giữa trục của sợi và các sợi rất nhỏ gọi là gốc sợi Góc sợi và hàm lượng xenlulo quyết định tính chất cơ học của tre [29, 1]

b Thành phần và tính chất hóa hạc

Thành phân chính của tre là xenlulo, hernixenlulo và lignin Trong ure

hầm lượng xenlulo và hernixenlulo chiếm khoảng 50%

Bảng 1.2 Hàm lượng các chất có trong sợi fre

Ngoài ra, tre còn chứa một lượng nhỏ các thành phần khác như protit, nhựa, sấp, chất tạo màu

"Tre mang miột số tính chất hóa học tương tự các hợp phiẩn của nó nhưng

không bao hàm tất cả các tính chất đó Tre có một số tính chất như: tác dụng với các chất halogen, tham gia phản ứng metyl hóa, cố khả náng phân hủy

dưới tác dụng cổa vi sinh vật và oxy không khí .1,6]

ce Tinh chất cơ lý

Các chỉ tiêu cơ lý của tre đã được để cập nhiều trong các công trình nghiên cứu, bằng dưới đây đưa ra thông số trung bình của các chỉ tiêu đồ

Bảng F 3 Các chỉ tiêu cơ học của sựi tre

Các chỉ tiêu eg học Ban vide Giá tị

Độ bản kéo MPa 200,0

'Tính chất cơ lý của tre phụ thuộc vào nhiều yếu tố: giống loài, đất đai,

thổ những, khí hậu, tuổi, độ cao của cây, độ ẩm, điều kiện khai thác Độ ấm trong tre tươi cao, độ ấm giảm dẩn từ gốc đến ngọn và nó thay đổi trong

khoảng 40% đến 100%

Độ bên kéo, nền, tiến cứa Ire khô cao hơn nhiều so với tre tươi, Độ bên

của trợ giám dân từ gốc đến ngọn, lừ ngoài vio trong theo chiéu day ống tre

'Lính chất cơ lý của tre cũng phụ thuộc vào hàm lượng xeniulo trong sợi

tre khi hầm lượng xcnlula thay dổi từ I5 - 20% đến 60 - 65% thì dộ bên kéo cũng biến động từ 100 - 600 MPa và môđun thay dồi từ 3 - 15 GPa [6]

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

4 Các phương pháp chế tạo sợi

Hiện nay đang thông dụng 2 phương pháp chế lạo là: phương pháp cán

ép và phương pháp tách nổ bằng hơi nước

s Phương pháp cán ép

- Ep trén may thủy lực

-_ Cần dập bằng máy cán hai trục

« Phương nháp tách nổ bằng hơi nước:

Kỹ thuật tách nổ bằng hơi nước và giám áp đột ngột được sứ dụng để

tách sợi tre |4]

e Phương pháp xử lý bê mặi sợi

Sgi thực vật cổ nhược điểm là độ bám dính với nhựa nên kém đặc biệt là

với các loại nhựa phân cực, kị nước Do đó, người ta đã đưa ra các phương

pháp xử lý bể mại của sợi dưới đây

s Phương pháp vật lý

Sợi được kóo cảng, được cán, được xử lý nhiệt, plasma và tạo sản phẩm

sợi mà không làm biến đổi thành phần hóa học của sợi mà chỉ làm thay đổi

cấu trúc và tính chất bể mặt sợi

s Phương pháp hóa học

Dé tang khả năng bám dĩnh của sợi Ire với nên polyre, giảm sự bút Ẩm

người ta xử lý bể mặt sợi theo các phương pháp hóa học như: xử lý bằng kiểm,

xử lý bằng anhydrit axetic, xử lý bằng hợp chất silan, xử lý bang chitosan

Trong đó phương pháp phố biến nhất là xữ lý bằng kiểm [4, 31]

Cham Gia Hudn - CRVL Polyme 2005-2007

1.3 Các phương pháp gia công vật liệu compozift dược nghiên cứu

1.3.2 Phuong phép bom nhua vau khuén (Resin Transfer Molding ~

RTM)

+ — Dịnh nghĩa và lịch sử phải triển:

Phương pháp bơm nhựa vào khuôn (RTM - Resin Transfer Molding) là tên gợi của phương pháp gia công vật liệu eompozit mà nhựa và các chất đồng, tấn được trộn trong một thiết bị bên ngoài rồi dược dưa vào khuôn kín chứa

sợi gia cường ở dạng khô nhờ một ngoại lực và đồng rắn Irong đó

Ngay từ cuối những năm 40 cuả thể kỷ trước, ở Mỹ ngươi ta đã dùng

phương pháp bơm nhưa vào khuôn và tạo hình bằng chân không để chế tạo các xuống cửu sinh và mặc đù vẫn chưa đạt được những sản phẩm như rong muốn nhưng đến đầu những năm 70 thì các sản phẩm này cũng đâ xuất hiện nhiễu trên thi trường Cồn ở châu Âu thì vào lúc này người ta chưa đám sử dụng phương pháp này để chế tạo các sản phẩm có kích thước lớn do cồn hạn chế trong việc sứ dụng các hệ nhựa nên nhưng các chỉ tiết máy có kích thước

bé đã bất đầu được chế tạo Và vào giữa những năm 70 thì phương pháp này

đã trở thành một trào lưu mới trong ngành công nghiệp campozii sợi thuỷ tỉnh

Đến những năm 90 thì RTM bất đầu có được viễn cảnh sáng sủa Rút kinh nghiệm từ những thất bại trước đó do sử dụng không đúng loại nguyên liệu nên các nhà sân xuất đã nghiên cứu chế tạo ra các loại sợi và hệ nhụa nên phù hợp với phương pháp này hơn và đạt được những kết quả nhất định [10,

21,23]

* Thiết bị:

Các thiết bị cơ bản trong công nghệ RTM chia làm 2 nhóm

* Thiết bị trộn nhựa: Bao gồm các bộ phận chính là:

- thùng chứa dung môi rửa

- thiết bị tạo lực đẩy (thông thường dùng máy nén khí)

phan mém cài đặt sẵn trên máy, Ngoài ra phần mềm này còn cho phép thiết

lập các thông số kỹ thuật khác của quá trình như tốc độ bơm nhựa, thời gian

Trên hình I.I là hai thiết bị RTM tiêu biểu của hãng cung cấp thiết bị

RTM hang dau thé gidi PLASTECH™ Machinery (Anh) sit dung cho hai loại

hệ nhựa tiêu biểu khác nhau là hệ polyeste không no và hệ epoxy, trong đố

Phạm Gia Huản - CNVL Polyme 2005-2007

thiết bị RTM Megajet Pro đã dược Trung tâm nghiên cứu vật liệu Polyme, đại học Bách khoa Hà Nội mua về để sử dụng Cúc thông số kỹ thuật của chúng

được đưa ra trong bảng L4

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật tiêu biểu cha Megaject Pro va Megaject V

Megaject RTM-Pro Megaject V

"Thể tích bình chứa Trung Bình Trung bình

14 kim loại hoặc compozit, trong trường hợp bàng compozit thì khuôn phải đủ

độ dày nhất định để chịu được lực ép do đồng nhựa tạo ra Yêu cầu nữa đối

với khuôn là bề mặt phải nhấn, đảm bảo độ dày của sản phẩm theo đúng yêu

cầu đạt ra Hai mặt khuôn được gắn chặt vào nhau nhờ các ngàm kẹp hoặc bu

- lông Các khuôn cho sản phẩm có kích thước lớn thường được gắn vào các hệ thống nâng dỡ dược tự động hoá

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

Hình 1.2 Khuôn RTM kích thước lớn và hệ thống nâng đỡ được tự động hoá

a) So dé b) Trên thực tế

® Các nguyên liệu

a Soi gia cuténg:

- Sgi thuy tinh: Sợi thuỷ tỉnh có độ thấm nhựa tốt hơn các loại khác nên được sử dụng nhiều nhất trong công nghệ RTM Có thể sử dụng hầu hết các

loại sợi thuỷ tỉnh khác nhau nhưng chỉ ở dạng tấm (có thể dệt hoặc không dệt)

do các loại sợi ngắn và sợi dài không thể cố định được trong khuôn và sẽ bị xê

dich khi nhựa được bơm vào khuôn, Để cho nhựa được thấm đều vào sợi, nên

sử dụng kết hợp cả hai loại sợi dét và không dệt xen kẽ nhau

- Soi kevlar, cacbon: Dé chế tạo các sản phẩm có độ bền cao người ta

sử dụng các loại sợi này nhưng phần lớn kết hợp với sợi thuỷ tỉnh để tạn dụng

khả năng thấm ướt của sợi

b Nhựa nên:

Phạm Gia Huản - CNVL Polyme 2005-2007

Có thể sử dụng hấu hết các loại nhựa nhiệt rắn nhưng nguyên liệu dược

sử dụng thường xuyên nhất vân là nhựa polyeste không no và vinyleste Epoxy

cũng được sử dụng nhưng khi đồ yêu đối với thiết bị cần cao hơn Khi sử

dụng các hệ nhựa nên khác nhau ngoài việc quan lâm đến tính năng kỹ thuật

của chúng cồn cần phải đặc biệt lưư ý đến khả năng tương thích với các thiết

bị được sử dụng (xem phần tinh nang kỹ thuật của 2 loại mấy RTM thông dụng nhất) Ngoài ra cũng cần lưu ý đến một thông số cực kỳ quan trọng của nhựa là độ nhớt vì chính thông số này quyết định đến tốc độ chảy của nhựa

vào khuôn

e Các loại phụ gia:

Các chất phụ gia với hầm lượng thấp và kích thước bé như chất chống

LIV chất tạo mầu, chất chống lão hoá, .hoàn toàn có thể sử dụng được trong

công nghệ RTM, nhưng riêng các chất phụ gia ở hầm lượng lớn và kích thước dáng kể như các loại bột cacbonat, bội thạch anh thì khi sở dụng cần phải lưu

ý đến khả nang trôn hợp vào nhựa vã nguy cơ bị lắng đọng trong mấy, nhất là

ở bộ phận trộn và đầu phun Chúngvẫn được sử dụng nhưng ở hàm lượng được

tính toán vừa phải và có biện pháp khuấy trọn tốt và liên tục [9, 20,23]

+ Quy trình công nghệ:

Quá trình RTM được tiến hành qua các công doạn sau:

- Chuẩn bị khuôn và đặt sợi: Khuôn được lau sạch, xử lý chống dính

Tuỳ vào nhụ câu về sản phẩm cụ thể mà có thể sử dụng geleoat hoặc không Soi gia cường được lính toán và chuẩn bị theo kích thước của sản phẩm, trong

mội số trường hợp cẩn dược ép sơ bộ trước cho phù hợp với cấu hình của

khuôn Sau khi đạt sợi, khuôn được đậy nắp lại và ghép chật lại Gắn đầu phun

của máy vào van bơm trén khuôn

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

- Chuẩn bị hệ nhựa nền: Nhựa và các hoá chất khác cần được chuẩn bị và

đưa vào các bình chứa nhiều hơn số lượng theo tính toán để phòng trường hợp

bị thiếu nhựa khi đang bơm, lượng nhựa thừa vẫn sử dụng được cho lần sau vì

nhựa chỉ trộn hợp với đóng rắn trong đầu trộn ngay trước vòi bơm,

- Thiết lập các thông số kỹ thuật: Trên màn hình LCD của máy ta có thể

thiết lập dược các thông số cơ bản của quá trình như tỷ lệ nhựa/ chất đóng rắn,

tốc độ bơm nhựa vào khuôn, thời gian bơm nhựa, v.v

- Khởi động máy, theo đõi khuôn, đến khi nhựa trào ra ở van thoát khí thi

dừng máy, nếu là đóng rắn nóng thì đưa đi gia nhiệt, nếu đóng rắn nguội thì

đợi đến khi đóng rắn hoàn toàn thì tháo khuôn lấy sản phẩm và tiếp tục quy trình cho sản phẩm tiếp theo

3È (Flash: Bơm nhựa vào khuôn, 45 giây)

Hình I.3 và đoạn phim flash trình diễn một sơ đồ bơm nhựa vào khuôn

điển hình nhất [23]

lây bơm

+ — So sánh giữa RTM và các phương pháp sẵn xuất trên khuân hở:

- Giảm độ ð nhiễm do styren bay hơi gây ra

- 'Täng công suất sản xuất

- Sản phẩm cho hai bề mật nhân

- Đôi khi không cần gelcoat vẫn tạo dược bể mặt đẹp

- Giá thành sẵn xuất hạ với số lượng lớn

- Giảm nhân công dáng kể

¢ In điểm của phương pháp RTM

- Chẳng loại sắn phẩm lớn: có thể sử dụng để chế tạo các loại sản phẩm

khác nhau về kích thước, hình dạng cũng như đặc tính kỹ thuật

- Đa dạng trong thiết kế: Khuôn trong công nghệ RTM có thể sử dụng

chơ cấc phương pháp khác mà không cần phải sửa chữa gì nhiều

- Tiết kiệm nhân công: Do dược tự động hoá ở một số công đoạn nên RTM có thể tiết kiệm nhân công đến mức tối da

- Kích thước ổn định: Do là khuôn đóng và có các bộ gá chặt chẽ nên

kích thước cho các lần chế tạo khác hau hầu như không bị thay đổi

- Bê mật sản phẩm đẹp: Sản phẩm cho cả hai bê mật bóng, đễ xử lý trong

các công đoạn hoàn thiện

- Tiết kiệm thời gian: Thời gian chuẩn bị khuôn nhanh hơn nhiều so với các phương pháp lăn ép bằng tay, năng suất nhờ đố mà cũng tăng lên nhiều

- Không có lượng nhựa dư thừa vì nhựa và chất đóng rắn chỉ trộn với nhau ngay trước khi đưa vào khuôn, lượng nhựa dư trong bình vấn sử dụng

được cho các lần tiếp theo

- Khấu hao khuôn: Khuôn dùng cho RTM có thể sứ dụng được rất nhiều lần nên khấu hao khuôn cũng dược giấm rất nhiều

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

- Hàm lượng sợi: Tuy hầm lượng sợi trong RTM không dược cao lắm nhưng hoàn toàn cổ thể điều chỉnh được theo yêu cầu cụ thể đối với từng sản

Bang 1.5 So sánh giữa R1M cổ điển và R.LMI tự động hoá

thương pháp thao tác

2 Đậy náp trên của khuôn đoạn vận hành - Daim Start, cdc

3 Ghép chặt khnén bang bé gd bang tay công đọan từ 2-

4 Kiểm tra nhựa, chất đóng rắn, dung môi 11 tự động vận

5 Cẩm đu bơm vào khuôn

6 Bơm nhựa vào khuôn

7 Tháo đầu bơm và các chị tiết khác

8 Xịt khí, rửa sạch đầu khuôn

9 Kiểm tra thời gian đóng rắn để tháo khuôn

10, Tháo bộ gá khuôn

L1, Mở khuôn, thông rửa các văn

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

“Từ bảng L5 ta thấy ngoài việc đặt vải vào khuôn và lấy sản phẩm ra thì

tất cả các công đoạn còn lại đều được tự động hoá, điều này càng làm cho việc

tiết kiệm nhân công trở nên triệt để Đây là lợi thế lớn nhất để giảm giá thành

cho các sản phẩm có kích thước lớn mà nếu sản xuất theo các phương pháp cổ

điển thì giá thành sẽ nâng lên cao nếu phải sử dụng nhân công trong toàn bộ quá trình Ngoài ra quá trình tự động hoá còn nâng cao tuổi thọ cho các thiết

bị, nhất là đầu bơm và các đầu khuôn vì khi quá trình vừa hoàn thành thì các

chỉ tiết này được tự động rửa ngay, tránh được hiện tượng để lâu quá làm cho nhựa đóng rấn bên trong rất khó xử lý sau đó [9]

® — Ứng dụng

RTM được ứng dụng để sản xuất rất nhiều loại sản phẩm, từ những vật

có kích thước bé như các chỉ tiết máy đến các sản phẩm khổng lồ như tàu

thuỷ, thành ô tô tải [18, 22, 24]

1.3.2 Phương pháp hứa chân khong (Vacuum Technique - VT)

Có hai phương pháp hút chân không được sử dụng trong công nghệ sản xuất vật liệu compozit Đó là;

+) Hút nhựa vào khuôn bằng chân khong (Vacuum Infusion Technique

- VIT): va

+) ‘lao hinh bing hút chin khéng (Vacuum Assisted ‘l’echnique - VA‘)

Phương pháp sau này, còn gọi là phương pháp túi chân không (Vacuum Bagging - VB) sit dung khi sản phẩm vữa được chế lạo xong theo các quy

trình thông thường (như lăn ép bang tay, RIM, phun nhựa, ) được cho vào

túi kín rồi hút chân không để làm tăng tỷ lệ sợi / nhựa trong sẵn phẩm dẫn dén

việc cải thiện các tính chất cơ học của vật liệu

+ Phương pháp bút nhựa vào khuôn bằng chân không:

C6 hai phương pháp hút nhựa vào khuôn bằng chân không thường gặp

1) Hút nhựa vào khuôn kín (Vacuum Infusion Molding - VIM) và

23 Hút nhựa vào khuôn với một mặt là khuôn, cồn mật thứ hai thì dũng

túi bọc (Vacuum Infusion Bagging - VIB)

Về cơ chế hoạt động thì hai phương pháp này gần như hoàn toàn giống

nhau, nguyên lý của chúng là dùng độ chénh lệch về áp suất của chân không

để đưa nhựa vào khuôn dã chứa sẵn sợi gia cường Khác nhau cơ bản giữa hai phương pháp là về sản phẩm làm ra và các thông số k

của chúng Báng L6 kế ra cho chúng ta những khác biệt đó

Phương pháp hút chân không thời gian gần đây trở thành một trong những phương pháp sản xuất vật liệu compozit được sử dụng nhiều nhờ đặc tính có tính cấp thiết nhất là giảm thiểu ô nhiễm môi trường đến mức tối da

Ngoài ra với cùng mnội lượng sợi gia cường dược sử dụng thì phương pháp này

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

cho vật liệu cố tỷ lệ sợi / nhựa cao hơn han, một số tính chất cơ học cũng vì

thé mà vượt trội so với các phương pháp còn lại [7, L1, 37, 39]

-Bảng 16 Sự khác nhau co ban giữa VIM và VI

"Tỷ lệ sợi / nhựa Khống chế theo lượng sợi Đạt đến mức tối đa do sợi

đưa vào nhưng không cao gia cường được nén chặt

© — Phương pháp tạo hình bằng chân không:

Trong phương pháp này, chân không chỉ được sử dụng khi vật liệu

compozit dã dược gia công sơ bộ bằng các phương pháp thông thường khác,

việc sử dụng chân không chỉ nhằm mục dích tăng độ bên chắc của vật liệu

nhằm giảm độ rỗng, tang hầm lượng sợi, kết quả là sản phẩm thu dược có dộ

bên cơ học cao hơn hẳn sơ với vật liệu làm theo cũng một phương pháp ban đầu Phương pháp này rãi hiệu quá đối với các sản phẩm có kích thước lớn, khi chúng không thể đưa vào Gp lrên các máy nén thông thường được Trong

phương pháp này thì các nguyên liệu và hoá chất sử dụng như các phương

pháp chế tạo sơ bộ, phần hút chân không được coi như phần hoàn thiện và các

thiết bị sử dụng cho công đoạn này như trong công nghệ hút nhựa bằng chân

không nhưng đơn giản hơn nhiều

+ Thiết bị:

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007

Các thiết bị cần thiết trong công nghệ hút chân không:

_ Bơm chân không: tạo chân không trong khuôn hoặc túi cần hút

Khuôn: Khuôn cho phương pháp hút chân không có thể là loại

khuôn kín (VIM), làm từ vật liệu cứng, có thể là khuôn hở, mặt khuôn phù

hợp với biên dạng của sản phẩm (VIB, VAT),

' Bộ gá: Dùng để gắn chặt hai thân khuôn lại với nhau, cần phải đủ chac chan để đảm bảo độ kín khí của khuôn

Hình 1.5 Bộ gá cho khuôn hút nhựa bằng chân không

Y Cac linh kiện phụ trợ khác:

- Đường ống: ống hút chân không phải đảm bảo độ cứng để chịu được

lực hút chân không và có độ bên hoá học cao, không bị dung môi có trong

nhựa làm tan chảy

- Áp kế: theo dõi sự thay đổi áp suất trong khuôn hoặc túi và kiểm tra độ

kín khí của hệ

- Bẫy nhựa: để chứa nhựa bị hút ra theo bơm trong quá trình hút

~ Máy dò: trong trường hợp nếu chân không trong hệ không giữ được khi

ta tắt máy bơm thì việc đầu tiên là tìm ra ngay chỗ hở để xử lý trước khi đưa

nhựa vào

Phạm Gia Huản - CNVL Polyme 2005-2007

- Giộng cao su: trong phương pháp hút nhựa vào khuơn thì việc sử đụng

các loại giộng cao su kín khí là rấi cần thiết, các nhà cung cấp thiết bị phục

vụ việc chế lạo vật liệu theo phương pháp hút chân khơng thường cung cấp kèm theo các phụ kiện loại này

- Các loại màng: dùng cho phương pháp túi chân khơng Các loại màng được đăng trong phương pháp này là

+) màng cĩ khả năng thấm hi tốt: cĩ tác dụng hút lượng nhựa dư trong vật liệu, đơi khi cịn được sử dụng với vai trị màng dẫn nhựa

+) màng chống dính: thường được đặt dưới màng thấm hút, cĩ tác

dụng ngăn cách giữa màng này và sản nhẩm, nhưng lại phải cĩ tính năng để cho nhựa thấm qua dược, cĩ thể sử dụng các loại vải mành dệt

từ các loại sợi polyolefin, polyeste hoặc các loại màng polyolefin cĩ

dục lễ

+) màng ngăn: màng này cĩ tấc dụng ngăn nhựa và một phần

styren thấm lên trên và chui vào phần đường ống hút hơng thường sử

dụng các loại màng trơn làm từ polyolelin

+) lớp xốp: thường là lớp vải đày cĩ độ xếp phũ hợp để khơng khí

cổ thể truyền qua được Lớp này Ihường được đặt trên cùng sát với lớp màng túi và là lớp tiếp xúc trực tiếp với van hút chân khơng

+) túi chân khơng: sử dụng các loại màng làm từ polyolefin, cĩ

ín, cĩ độ dày và độ bền vừa di dé

thể ở dạng tấm màng hoặc tải

khơng bị thủng rách trong quá trình sử dụng

- Băng dính hoặc keo dán: dùng cho trường hợp sử dụng phương pháp

VII3 mà mật dưới của sản phẩm nằm trên khuơn cịn mặt trên là màng [7, 10]

+ — Các nguyên liệu sử dụng mong phương pháp húi nhựa bằng chân

khơng

Cham Gia Huận - CSVL Polyme 2005-2007