TỔNG QUANGiới thiệu phương pháp Kỹ thuật súng phun spray up được dùng để thay thế cho phương pháp đắp tay hand lay-up trong trường hợp khuôn quá lớn hoặc quá nhỏ, chi tiết quá phức tạp,
Trang 1BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÔN: VẬT LIỆU COMPOSITE
TIỂU LUẬN
KỸ THUẬT SÚNG PHUN
SPRAY UP
NHÓM: 02 LỚP: TIẾT 11 – 12 THỨ 5
Trang 21. TỔNG QUAN
Giới thiệu phương pháp
Kỹ thuật súng phun (spray up) được dùng để thay thế cho phương pháp đắp tay (hand lay-up) trong trường hợp khuôn quá lớn hoặc quá nhỏ, chi tiết quá phức tạp, khó chuẩn bị sợi gia cường
Ưu điểm:
• Làm sản phẩm nhanh hơn
• Cho phép tạo hình các sản phẩm có kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ
Nhược điểm:
• Đòi hỏi kỹ thuật gia công cao
• Không cho phép điều khiển đương lượng như đắp tay
Tính chất cơ lý của sản phẩm
Độ bền kéo (psi) 9.000 – 18.000 Module kéo 0,8.106 – 1,8.106
Độ bền nén (psi) 15.000 – 25.000
Độ bền uốn (psi) 16.000 – 28.000
Độ bền va đập ft-ld/inch 5 – 15
Thành phần sợi (%) 25 – 35
Chất róc khuôn: cũng giống như phương pháp hand lay- up, chất này có tác dụng ngăn chặn sự bám dính của nhựa vào khuôn,với những vật liệu xốp như gỗ,thạch cao trước khi sử dụng chất róc khuôn phải sử dụng chất làm kín
Một số chất róc khuôn: wax, silicon, dầu mỏ, mỡ heo…
Gel coat: có thể dung quét hoặc phun như phương pháp đắp tay
Nhựa và hệ thống đóng rắn
Trang 3Nhựa dùng trong phương pháp sung phun là nhựa polyester có chứa styrene cho phản ứng tạo màng
Nó còn có tác dụng pha loãng đến độ nhớt
thích hợp cho quá trình phun
Nhựa polyester có chứa chất xúc tiến là
cobalt napthenate và chất xúc tiến phụ trợ
như diethyalmin hoặc diethyamin và chất
xúc tác làm ethyel ethyl keton peroxide tạo
thành hệ đóng rắn ở nhiệt độ phòng
(PHỤ GIA) Chất pha loãng (dung môi):
một số chất pha loãng được dùng để mang
chất xúc tác với mục đích chống thất thoát của xúc tác gây ô nhiễm trong khi phun Ngoài ra ,nó hoạt hóa monomer và copolymer hóa trong quá trình gel hóa
và đón grắn
Sợi gia cường : sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi Kevlar, sợi
aramid, sợ thiên nhiên… (thủy tinh)
Trang thiết bị
Thiết bị phun: bao gồm sung phun và bộ phận cắt sợi có một cái bơm có kích thước khác nhau và bộ phận phân bố xúc tác Phụ thuộc vào kích thước của sản
phẩm, tốc độ sản phẩm và không gian nhà xưởng mà sử dụng sung phun
Trong kỹ thuật súng phun ( spray up ) các công việc từ tạo lớp gelcoat đến tạo lớp gia cường đều được sử dụng thiết bị chuyên dụng đó là sung
phun Súng phun được cấu tạo trên nguyên lý hoà trộn phân tử resin với xúc tác dưới áp lực không khí
Trang 4Với thiết bị dùng để phun bắn tạo lớp gia cường thì cơ cấu sẽ baogồm: Cơ cấu cắt roving, khoang hoà trộn xúc tác với resin, họng súng và cò súng điều khiển
Nguyên lý cơ bản của thiết bị này như sau: Resin và xúc tác cùng với sợi thuỷ tinh roving, nhờ có đồng hồ đo lường được pha trộn đúng tỉ lệ, sau đó đồng thời dẫn đến thiết bị súng phun Tại đây, roving được cắt ngắn, resin được hoà trộn với xúc tác theo nguyên lí hoà trộn phân tán phân tử nhờ áp lực khí nén, rồi tất
cả được dẫn đến họng súng và phun như “bắn” dưới áp lực cao của khí nén lên
bề mặt lớp gelcoat trên khuôn Công việc này thực hiện tuần tự từng lớp
cho đến khi đạt độ dày yêu cầu
Chất lượng sản phẩm phụ thuộc khá nhiều vào tay nghề công nhân Nhược điểm
cơ bản là sản phẩm chỉ có thể bóng đẹp được 1 mặt và khó để nhận biết độ dày của các lớp Để tránh điều này người ta đánh dấu mỗi lớp bằng sợi roving
màu đỏ để dễ nhận biết Sau khi hoàn thành độ dày cần phải lăn ép bằng con lăn nhôm hoặc tạo thêm lớp resin bề mặt
Trang 53. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1. Qui trình phun: bao gồm các bước sau:
• Chuẩn bị: chuẩn bị và làm sạch khuôn Dùng chất róc khuôn và gelcoat Chờ đóng rắn
• Chuẩn bị phun bằng cách kiểm tra tỉ lệ sợi /nhựa và hệ xúc tác
• Kiểm tra lượng sợi cắt /phút
• Kiểm tra tổng lượng nhựa phân bố trong vòng 10 hoặc 30 giây Cần phải đạt được tỉ lệ sợi/nhựa 25/75
• Kiểm tra thước đo xúc tác hoặc thời gian gel hóa
3.2. Phun:
_Phun nhựa và sợi vào trong khuôn Kiểm tra sự phân bố của vật liệu phun vào khuôn bằng cách vạch các đường đỏ khắp nơi, màu nền của khuôn hoặc pha màu trong nhựa
_Nếu các mẫu không có sẵn, nên độn lớp nhựa giữa lớp gelcoat và lớp đắp, để tiết kiệm thời gian Có thể mô tả như sau, phủ trên lớp gelcoat rắn lớp nhựa 0,012-0,015 inch Khi đóng rắn lớp này ổn định kích thước hơn là nhựa không độn và ít co rút hơn
_Bắt đầu phun nhựa lên lớp gelcoat khô thì nên dùng nhựa độn phun với sợi thủy tinh cắt ngắn Sau đó phun với nhựa không có độn
_Một lần phun có bề dày xấp xỉ 1/16 inch và dùng con lăn khử bọt Sau đó, tiếp tục với lớp thứ hai có bề dày tương tự rồi cũng dùng con lăn để phân tán tốt
Trang 6Tránh làm cho sợi thủy tinh đã tẩm ướt bị dồn và tách rời trong quá trình lăn (điều căn bản này là rất quan trọng vì nó quyết định tính đồng nhất của sản phẩm) Kiểm tra độ dày của lớp phun
3.3. Qui trình lăn khử khí :
Công đoạn lăn là công đoạn rất quan trọng bởi vì nó tạo sự đồng nhất của sợi và làm cho sợi được định hướng Nếu quá trình lăn không tốt thì tạo ra cấu trúc yếu
và có những chổ thiếu nhựa Để thực hiện tốt công đoạn này thì chúng ta cần tiến hành theo ba bước sau:
• Sự phân bố của vật liệu: quét và lăn nên dùng cùng lúc với nhau ,con lăn sử dụng ở mặt ngoài còn cọ thì dùng trong các góc cạnh Quá trình lăn này có tác dụng phân bố hỗn hợp nhựa và xúc tác
• Tạo sự phân bố đồng nhất : sợi bắn cùng với nhựa xuống khuôn và giữ lại
không khí vì vậy cần phải lăn để khử khí khỏi bề mặt nhựa
• Làm cho sợi nằm xuống : thường làm với con lăn nhỏ và cọ lớn Cọ sẽ đẩy sợi xuống ở những chỗ mà con lăn làm cho nó nhô lên Đặc biệt là loại có góc có thể dùng nhanh hơn nếu làm cẩn thận
Con lăn nên bảo vệ cẩn thận với mục đích kéo dài tuổi thọ Làm sạch con lăn bằng aceton ngay sau khi sử dụng
3.4. Tăng thêm khả năng gia cường:
Cần gia cường bên trong các góc cạnh của khuôn bởi vì đó là bên ngoài của sản phẩm Có thể dùng sợi để gia cường hoặc gia cường bằng gỗ tại những vị trí chịu lực của sản phẩm
3.5. Hoàn tất sản phẩm :
Kết thúc và lấy sản phẩm ra khỏi khuôn Sau đó dùng dao để cắt gọt hoàn tất sản phẩm Công đoạn này thực hiện như trong phương pháp đắp tay
KHUYẾT TẬT VÀ CÁCH KHẮC PHỤC
Trong sàn xuất sản phẩm composite, cho dù trong các điều kiện tốt nhất vẫn có thể xảy ra các sự cố,khiếm khuyết không thể lường trước được Để đảm bảo có những biện pháp hữu hiệu thì trước hết cần quan tâm đến những vấn đề sau đây:
1. Cụ thể những khuyếm khuyết ấy như thế nào ? Xảy ra ở toàn bộ hay cá biệt ngẫu nhiên 1 vài chỗ? Toàn bộ sản phẩm hay chỉ một vài sản phẩm?
2. Khiếm khuyết ấy xảy do cái gì: gelcoat, nhựa, sợi gia cường, chất độn, súng phun, khuôn?
3. Khiếm khuyết ấy xảy ra khi nào: thời gian thời tiết, độ ẩm khi phun,khi phun,khi làm gia cường,hay khi lấy sản phẩm ra khỏi khuôn?
4. Khiếm khuyết xảy ra ở ca làm việc nào?Ai vận hành súng phun?
Trang 7Có được những thông tin chính xác nêu trên chúng ta dễ tìmra nguyên nhân
và biện pháp khắc phục
NHỮNG KHIẾM KHUYẾT THƯỜNG GẶP
Khiếm khuyết Nguyên nhân Cách khắc phục
Bọng khí Không khí xâm nhập do
lăn ép
Kiểm tra con lăn, cải tiến cách ép lăn cho tốt hơn giộp vẩy cá sấu
A)Trước khi tạo lớp
B) Sau khi hoặc trong
khi lăn ép lớp hay dùng
gelcoat lần thứ 2
a)Do chất xúc tác ,dung môi, nước hoặc phun quá
bị đóng rắn B)Gelcoat loãng, gelcoat đóng rắn không tốt
a)Kiểm tra sự rò rỉ hoặc
sự phun quá Không được giảm bằng dung môi Kiểm tra độ ô nhiễm (tạp chất), duy trì các đường phun
Màng glecoat không liên tục
Tỷ lệ xúc tác không chính xác quá cao hoặc quá thấp
Thời gian đông đặc quá chậm
Nhiệt độ quá thấp Vệt màu Gelcoat chảy xệ, gelcoat
đóng rắn quá mức
Kiểm tra tránh gelcoat tươi chảy xệ Phun gelcoat tươi sớm hơn Phun màu mới phủ lên lớp còn đang ướt
Gelcoat bị rột và bong ra
a)xuất hiện ngay sau khi
tách khổi khuôn, nhất là
khi đặt dưới nắng
B)xuất hiện sau khi sản
phẩm được lấy từ khuôn
A) Chất xúc tác còn đang phản ứng, hoặc chưa đóng đặc hoàn toàn Dung môi, nước, dầu
Bọng khí
B) Chất xúc tác không phản ứng
Dung môi nước ,dầu
A)Kiểm tra % chất xúc tác quá, khuấy trộn và rò rỉ
Kiểm tra đường khí nguyên liệu và con lăn Kiểm tra việc lăn B)kiểm tra múc chất xúc tác
Kiểm tra đường khí nguyên liệu và con lăn Rạn bề mặt
Riêng lẻ hoặc từng
nhóm, vết rạn độc lập và
cong hình lưỡi liềm
Chất lượng màng Gelcoat kém
Hơi nước hoặc chất lỏng trong màng gelcoat
Kiểm tra nước,chất xúc tác
Có hóa chất xâm nhập Nhiệt độ tối đa
Trang 8Mắt cá (Fisheyes) Nước,dầu,hoặc ô nhiễm
silicon
Khuôn bị bụi bẩn Màng gelcoat quá mỏng Nguyên liệu đặc
Kiểm tra nước thải,kiểm tra sáp tách khuôn,kiểm tra dầu bôi trơn thiết bị Dùng giẻ lau
Áp dụng chiều dày 18
2% mils,phun 3 lớp dần dần
Nguyên liệu để lâu ,kiểm tra lưu trữ
• Lớp da acrylic như là khuôn không đắt tiền cũng như là gelcoat cho sản phẩm cuối cùng Do đó, không cần thiết phải làm khuôn gia cường từ vật liệu gia cường đắt tiền Tất cả là phun lên tấm acrylic được định hình bằng kỹ thuật chân không Vì vậy khuôn trong kỹ thuật này rẻ hơn so với kỹ thuật phun khác
• Nhựa nhiệt dẻo acrylic có khả năng chịu thời tiết tốt, do đó ta có thể dung độn trong gel coat polyester
• Nhựa polyester là loại nhựa dùng cho mục đích thông thường, các chất chống cháy và các chất kéo dài thời gian hút nước giá thành thấp
• Không cần wax làm chất róc khuôn cũng như làm chất tẩy sạch trong kỹ thuật này
• Ít phải dùng con lăn để khử khí và phân tán sợi hơn như trong kỹ thuật phun bình thường
• Nhựa acrylic, đặc biệt khi không dung chất hóa dẻo thì có tính chất chống mài mòn tốt hơn nhiều lớp gel coat bằng nhựa polyester
• Tính chất của tấm màng nhựa nhiệt dẻo hoặc áo là có độ bóng, bền và đập, ứng suất nứt, nhiệt độ biến dạng nhiệt được cải thiện bằng cách phun lớp gia cường phía sau Vì thế, tính chất của lớp phun gia cường như chịu thới tiết, modul đàn hồi, ứng suất bề mặt, ứng suất trượt đoực nâng cao bởi lớp nhựa nhiệt dẻo
• Một số hình ảnh trong kỹ thuật phun:
Các điều kiện bất lợi khi phun lên nhựa nhiệt dẻo
Trong kĩ thuật này, khi dùng nền nhựa nhiệt dẻo sẽ có một số nhược điểm:
Khó nắm bắt được kích thước của lớp nền, bởi vì nhiệt định hình là phương pháp định hình không chính xác
Khó khử hết các bọt khí ở những khu vực nhựa nhiều
Vấn đề kết dính là khó khăn và không làm khô tại những vùng còn chịu đựng tương tác bề mặt giữa lớp vật liệu nền và lớp nhựa gia cường
Trang 9 Sự kết hợp của nhựa nhiệt dẻo và nền trong khi phun là khó đạt được do sự nở nhiệt, có thể đưa đến kết quả là sự tách lớp sản phẩm hoặc là sự bóc tấm trong quá trình sử dụng
Đỉnh nhiệt trong nhựa phun không được quá lớn vì sẽ làm biến dạng cố gia cường nhiệt dẻo Điều chỉnh nhiệt thấp bằng cách kiểm soát thành phần nhựa, giới hạn nồng độ,xúc tác, dùng kết hợp hạt thủy tinh với các loại chất độn khác
Ứng dụng của kỹ thuật sung phun:
- Phương pháp sung phun được sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn, hình dáng phức tạp, có gel coat bề mặt, tốc độ sản xuất cao lên đến 1000 sản phẩm/ tháng
- Phương pháp sung phun được sử dụng để sản xuất các sản phẩm gia cường một cách dễ dàng, không đòi hỏi không gian lớn
Trang 10- Một số thuận lợi của kỹ thuật này:
+ Giá thành: thường chi thấp vì dung ít nhân công + Hiệu quả: phương pháp sung phun có hiệu quả