Nhóm 6 phương pháp spray up có điều chỉnh official (1)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BÁO CÁO ĐỀ TÀI

SẢN XUẤT VẬT LIỆU COMPOSITE
SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP
SPRAY-UP
Giảng viên hướng dẫn: TS.Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn
Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 6
1. Lâm Thanh Huy

18128019

2. Nguyễn Quốc Thoại

18128059

3. Nguyễn Thái Thành

18128056

4. Nguyễn Trọng Tính

18128064

Thủ đức, 5/2021


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 5
NỘI DUNG ............................................................................................................ 6
1. GIỚI THIỆU ................................................................................................

6

2. NGUYÊN LIỆU ........................................................................................... 7
3. ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO CỦA THIẾT BỊ ................................................... 8
3.1.

Khn .................................................................................................... 8

3.2.

Súng phun .............................................................................................. 9

3.2.1.

Đầu khí ......................................................................................... 10

3.2.2. Bộ điều chỉnh lưu lượng ............................................................... 10
3.2.3.

Vòi phun ....................................................................................... 11

3.2.4.

Bình chứa (Tank) .......................................................................... 11

3.2.5. Bộ phận cắt sợi(Chopper) ............................................................. 11

4. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG .................................................................... 12
5. QUY TRÌNH THI CÔNG .......................................................................... 13
5.1.

Các bước xử lý cơ bản ......................................................................... 13

5.2.

Thuyết minh quy trình ......................................................................... 14

5.3.

Quy trình chế tạo bồn tắm có sử dụng phương pháp spray-up ........... 16

5.4.

Các yếu tố ảnh hưởng trong quy trình thi cơng................................... 19

5.4.1.

Tay nghề ....................................................................................... 19

5.4.2. Độ nhớt của nhựa ......................................................................... 20
5.4.3.

Nhiệt độ ........................................................................................ 20

5.4.4.

Styren ............................................................................................ 20

6. ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SPRAY-UP....................21
6.1. Ưu điểm....................................................................................................................... 21
6.2. Hạn chế........................................................................................................................ 21
7. MỘT SỐ SẢN PHẨM COMPOSITE DÙNG PHƯƠNG PHÁP SPRAYUP 21
KẾT LUẬN.................................................................................................................................... 24


MỤC LỤC ẢNH
Hình 1. Phương pháp Spray-up................................................................................................. 7
Hình 2. Khn thiết bị.................................................................................................................. 9
Hình 3. Cấu tạo của súng phun............................................................................................... 10
Hình 4. Bộ phận cắt sợi.............................................................................................................. 12
Hình 5. Nguyên lý hoạt động................................................................................................... 13
Hình 6. Sơ đồ của quá trình spray-up................................................................................... 15
Hình 7. Súng phun gel coat...................................................................................................... 15
Hình 8. Súng phun nhựa / sợi.................................................................................................. 16
Hình 9. Quy trình spray-up bằng rơ-bốt để sản xuất bồn tắm. Robot đang sử dụng
gel sợi thủy tinh cắt nhỏ............................................................................................................. 17
Hình 10. Mặt cắt ngang của tấm composite khn hở ba lớp (OMC) được mơ hình

hóa trong hình này. Tất cả các loại nhựa đều là chất dẻo polyester. Lớp gel coat,
tạo thành lớp ngoài của tấm laminate, được phun trực tiếp lên bề mặt của khuôn
mở. Lớp màng chắn được thi công sau khi gel coat đóng rắn một phần. Lớp phủ
bảo vệ làm giảm biến dạng khơng đồng nhất phát triển trong q trình đóng rắn
lớp FRP được phủ lên sau đó bởi sợi gia cố thủy tinh được cắt nhỏ. Chiều dày
tượng trưng của mỗi lớp được chỉ định............................................................................... 19
Hình 11. Làm phương tiện giao thơng.................................................................................. 22
Hình 12. Làm thiết bị chứa nước............................................................................................ 22

Hình 13. Làm thiết bị nội thất.................................................................................................. 23
Hình 14. Làm thiết bị công cộng............................................................................................ 23


MỞ ĐẦU
OPEN MOLDING (khn hở) cịn được gọi là khn tiếp xúc, open
laminating hay wet lay-up, là phương pháp được sử dụng lâu nhất trong ngành vật
liệu composite nền polyme để tạo ra các sản phẩm composite nhiệt rắn và nó vẫn là
quy trình sản xuất được lựa chọn cho nhiều loại sản phẩm. Đây là một quá trình cơ
bản cung cấp nhiều ưu điểm trong chế tạo composite: sử dụng công nghệ vật liệu
tương đối cơ bản và phương pháp sản xuất. Phương pháp khuôn bao gồm việc đặt
các vật liệu gia cường phủ nhựa lỏng lên bề mặt của khn hở (có thể có hoặc khơng
được tráng trước bằng lớp gel coat), hoặc lên các chất nền khác chẳng hạn như khi
chế tạo một lớp có cấu trúc sandwich, khi sửa chữa tại chỗ bằng cách phủ một lớp
lót chống ăn mịn acrylic được tạo chân khơng gia cường trên thép, hoặc khi sửa
chữa tại chỗ các bồn chứa và đường ống. Open molding gồm 2 phương pháp chính:
hand lay-up và spray-up. Trong khi hand lay-up thực hiện thao tác với các chất gia
cường và nhựa bằng tay thì spray-up sử dụng thiết bị phun được thiết kế riêng để
phun cả sợi và nhựa lên khuôn hoặc một chất nền thay thế.[1]
Open molding là một quy trình thường được sử dụng cho các loạt sản phẩm
quy mô thấp đến trung bình, cung cấp một số ưu điểm của quy trình và sản phẩm.
Có thể sản xuất các hình dạng lớn, phức tạp cũng như các sản phẩm composite nhỏ
hơn và đơn giản hơn. Phương pháp hand lay-up không cần nhiều chi phí đầu tư cũng
như kinh nghiệm làm việc trước đó. Ngược lại, spray-up cần có thiết bị thi công
chuyên dụng (các súng phun) và yêu cầu cao về tay nghề của người thi công.

Bài viết này chủ yếu tập trung vào phân tích đánh giá về phương pháp
phun spray-up.

NỘI DUNG
1. GIỚI THIỆU
Spray up là một phương pháp được sử dụng để đúc composite. Hỗn hợp
nhựa được phun ra bởi khơng khí nén thơng qua súng phun. Nhựa được phun từ
súng phun được phun bằng khí nén, cắt sợi thành khoảng 25-50 mm đồng thời
với nó và làm cho bề mặt khối biểu mẫu trở thành cán màng trầm tích . Chất sơsợi làm cốt thép được cắt đồng thời. Nhựa phun chạm vào chất xơ- sợi đã cắt và
cả hai đều rơi vào bảng / khn. Q trình có thể lặp lại để có được độ dày thiết
kế. Do đó, so sánh với phương pháp đúc CFRP thơng thường như nồi hấp và
VaRTM, việc rút ngắn đáng kể thời gian tạo khn là có thể mong đợi. Tuy
nhiên, đòi hỏi kỹ năng cao để phun kết hợp của nhựa và sợi với độ dày đồng
nhất. Hơn nữa, để làm cho bề mặt nhẵn đồng thời khử khí bằng cách ấn xuống
bằng con lăn sau khi đã phun đủ số lượng nhựa quy định và việc phun lưu động
được hồn thành, như đối với q trình hồn thiện, có những vấn đề cần giải
quyết trong chất lượng giống như phương pháp hand lay up. Đó là lý do tại sao
quy trình làm việc phải hiệu quả và có thể dễ dàng đối phó với những thay đổi
thiết kế. Qua đó, chất lượng của vật liệu đúc bằng phương pháp phun lên có liên
quan chặt chẽ đến kỹ năng của người lao động.[2]
Như đã mô tả ở trên, phương pháp Srpay-up dựa vào bàn tay của một cơng
nhân, do đó có sự thay đổi, sự khác biệt của chất lượng gây ra bởi sự khác biệt về
độ khó, dễ dàng tạo ra khuyết tật của bọt khí, v.v., vì lý do để đạt được chất
lượng sự ổn định, kỹ thuật và sự kế vị kỹ năng quản lý tiên tiến là cần thiết.
Ngày nay, các vật liệu gia cố bằng sợi tự nhiên đã được quan tâm rộng rãi. Đặc
biệt, việc sử dụng tự nhiên vật liệu tổng hợp gia cố bằng sợi liên tục tăng do mật độ
thấp, chi phí thấp và thân thiện với mơi trường. Hơn nữa, những sợi tự nhiên này
cũng rất hữu ích để giảm sự phụ thuộc vào dầu và thải khí carbon dioxide


Hình 1. Phương pháp Spray-up
2. NGUYÊN LIỆU
 Vật liệu gia cố cho quá trình này là sợi thủy tinh, được được cắt nhỏ theo

chiều dài từ 10 đến 40 mm rồi dán lên khn. Đối với việc cải thiện tính
chất cơ học, ta kết hợp các lớp vải và cắt nhỏ các lớp sợi lại với nhau.
Loại vật liệu phổ biến nhất là kính E, nhưng carbon và Kevlar cũng có thể
được sử dụng[3]. Continuous strand mat(CSM), vải và nhiều loại vật liệu
cốt lõi khác nhau được nhúng bằng tay bất cứ khi nào cần thiết. Phần
trọng lượng của cốt thép trong quá trình này thường là 20 đến 40% tổng
trọng lượng của bộ phận. Các vật liệu nền bao gồm phenolics và epoxide
cũng được sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt.[1]
 Hệ thống nhựa thông dụng nhất được sử dụng cho quá trình phun lên là
polyester DCDP. Nhựa isophthalic và terephthalic cũng được sử dụng cho
các trường hợp phơi nhiễm mạnh hơn.Epoxy vinyl este được sử dụng các
ứng dụng yêu cầu độ bền hóa học cao. Nhựa polyester thường chứa
styrene cho phản ứng tạo màng. Nó cịn có tác dụng pha lỗng đến độ
nhớt thích hợp cho q trình phun.[3]


 Fast-reacting nhựa với tuổi thọ nồi từ 30 đến 40 phút thường được sử
dụng. Nhựa thường chứa một lượng đáng kể chất độn. Các chất độn phổ
biến nhất là canxi cacbonat và nhôm trihydrat mate- rials. Trong hệ thống
nhựa , chất độn thay thế một số chất phụ trợ; 5 đến 25% chất độn được sử
dụng theo trọng lượng.[3]
 Nhựa polyester còn chứa các chất xúc tiến là cobalt napthenate và chất
xúc tiến phụ trợ như diethylamin hoặc diethyamin
 Ngồi ra cịn có chất xúc tác methyl ethyl keton peroxide tạo thành hệ
đóng rắn ở nhiệt độ phịng.[1]
 Chất chống chảy : 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, cao thạch. Trước khi sử dụng chất chống chảy phải sử dụng chất làm
kín. Một số chất chống chảy như : wax, silicon, dầu mỏ, mỡ heo…

 Phụ gia ( chất pha lỗng – dung mơi) : một số chất pha lỗng được dùng
để mang chất xúc tác với mục đích chống thất thốt của xúc tác gây ơ
nhiễm khi phun. Ngồi ra nó cịn hoạt hóa monomer và copolymer hóa
trong q trình gel hóa và đóng rắn.
3. ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO CỦA THIẾT BỊ
3.1. Khuôn
Khuôn này thiết kế khá đơn giản bởi vì quy trình này được thực hiện ở nhiệt
độ phòng với áp suất thấp. Thép, gỗ, GRP và một số vật liệu khác là những vật liệu
được ứng dụng để làm khn cho việc tạo mẫu. Khn có thể là khuôn đực hoặc
khuôn cái. Để làm bồn tắm thì sử dụng khn đực. Trong ngành cơng nghiệp tàu
thuyền , khuôn cái một mặt được làm từ FRP được sử dụng để là vỏ thuyền. Vỏ
ngồi của khn được gia cường bởi khung gỗ. Khuôn được tạo ra bằng cách lật
ngược khuôn đực. Thường sử dụng khuôn cái cho vỏ tàu và boong tàu.


Một số kích thước thân tàu có thể tạo ra bằng cách sử dụng cùng một
khuôn. Chiều dài của khuôn có thể kéo dài hoặc làm ngắn lại bằng cách sử dụng
các đệm [3]

Hình 2. Khn thiết bị
3.2. Súng phun
Cấu tạo gồm 5 phần chính:
 Đầu khí (Air head).
 Bộ điều chỉnh lưu lượng (Flow regulator).
 Vòi phun hay đỉnh ( Nozzle hay peak).
 Bình chứa ( Tank)
 Bộ phận cắt sợi (Chopper)


Hình 3. Cấu tạo của súng phun

3.2.1. Đầu khí
Có lẽ đây là bộ phận quan trọng nhất của súng phun. Bộ phận này của súng
ảnh hưởng trực tiếp đến lượng chất và chất lượng vật liệu được phun lên.
Tùy thuộc vào loại súng, việc trộn hợp khơng khí và hỗn hợp nhựa có thể
diễn ra bên trong hay bên ngồi.
3.2.2. Bộ điều chỉnh lưu lượng
Nó xác định lượng nhựa sẽ đi ra vịi phun và thậm chí có thể thay đổi hình
dạng của tia nhựa. Nó thường nằm ở tay cầm hoặc cị súng.
Nó được thực hiện bằng cách người vận hành đóng bộ điều chỉnh lưu lượng
này bằng lực của tay nhiều lần, tác động lên cò súng một áp lực lớn, áp lực này sẽ


được chuyển đến bộ điều chỉnh lưu lượng. Lực này làm thay đổi bộ điều chỉnh
và tạo ra giọt nhỏ giọt.
Tốt hơn là nên điều chỉnh dòng chảy từ một nguồn bên ngồi như là fluid
regulator hay restrictor mà khơng phải là súng. Bằng cách này bộ điều chỉnh lưu
lượng sẽ chỉ để kích hoạt và ngưng kích hoạt dịng sơn.

3.2.3. Vòi phun
Đây là nơi dòng nhựa được phun ra ngồi. Có nhiều loại súng phun được
trang bị một số đầu phun có thể chuyển đổi cho nhau vì thế người vận hành có
thế chọn loại phù hợp với mục đích sử dụng.
Một số nhãn hiệu súng phun có thể kể đến là Binks, Devilbiss …
Ngày nay có hơn 15 loại đầu phun có sẵn trên thị trường nhưng 3 loại đầu
phun được sử dụng phổ biến nhất trong các quy trình cơng nghiệp là:
 Low Pressure Aspersion
 Airless
 Airless Air Assisted
3.2.4. Bình chứa (Tank)
Nó được làm bằng nhựa hoặc kim loại. Dùng để chứa hỗn hợp chất lỏng

nhựa.

3.2.5. Bộ phận cắt sợi(Chopper)
Là bộ phận để cắt các sợi thủy tinh thành các sợi nhỏ. Nó thường có thân
hình chữ nhật và có các tấm kim loại bên ngồi để bảo vệ các cụm cắt sợi bên
trong. Nó được trang bị liền kề vịi phun như hình mơ tả.


Hình 4. Bộ phận cắt sợi

4. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Trong hệ thống này, đầu tiên là quá trình trộn hợp nhựa/ xúc tác có thể diễn ra
bên trong súng(gun mixing) hay ngay trước súng. Gun mixing giúp cho quá trình
trộn hoàn toàn diễn ra bên trong súng và giảm thiểu được khả năng ảnh hưởng tới
sức khỏe của người vận hành. Ngay khi các thành phần này được trộn sẽ có
.phản ứng polymer hóa xảy ra chuyển đổi hỗn hợp nhựa thành dạng rắn, có tính nhất
qn. Tuy nhiên, khi nhựa được nguyên tử hóa thành dạng phun, khi phun sương thì
tỉ lệ nhựa/xúc tác dạng chuyển đổi giảm và tăng khả năng phát thải styrene. Thành
phần sợi được thêm vào đi theo các roving (có thể một hoặc nhiều roving) sẽ đưa
các sợi di chuyển theo hình mơ tả vào trong súng phun sẽ có bộ phận chopper để cắt
chúng theo độ dài đã xác định trước và đẩy nó tới hỗn hợp nhựa/xúc tác để giảm
được sự phát thải các chất trong quá trình phun. Các sợi được cắt nhỏ này sẽ được
phun ra song song với vòi phun hỗn hợp nhựa/xúc tác.

Súng phun Airless được sử dụng phổ biến vì chúng kiểm sốt tốt mẫu phun
và giảm được sự thoát đi của các chất dễ bay hơi. Trong hệ thống Airless, áp suất
thủy lực được sử dụng để phân phối nhựa qua các vòi phun để phá hủy dịng
nhựa thành các giọt tia nhỏ và sau đó trở nên bão hòa với việc gia cường.[3]

Hình 5. Ngun lý hoạt
động 5. QUY TRÌNH THI CƠNG
Q trình spray-up được sử dụng để tạo ra các bộ phận tùy chỉnh và bán tùy
chỉnh từ nhỏ đến lớn với số lượng từ nhỏ đến trung bình. Trong trường hợp độ bền
của sản phẩm khơng q quan trọng, thì spray-up là lựa chọn phù hợp hơn. Bồn tắm,
bể bơi, vỏ thuyền, bể chứa, ống dẫn và thiết bị xử lý khơng khí, và các bộ phận đồ
nội thất như ghế ngồi là một số ứng dụng thương mại của quy trình này.

5.1. Các bước xử lý cơ bản
5.2. Thuyết minh quy trình
Các bước xử lý được sử dụng trong quá trình spray-up rất giống với các
bước trong quá trình wet lay-up. Trong quá trình này, đầu tiên chất tháo khn
(chống dính) được phủ lên khn và sau đó một lớp gel coat được phủ lên. Gel
coat được để trong 2 giờ, cho đến khi nó cứng lại. Khi lớp gel cứng lại, súng
phun được sử dụng để phủ hỗn hợp nhựa sợi lên bề mặt khuôn. Súng phun cắt
các cuộn sợi liên tục đi vào (một hoặc nhiều cuộn sợi) theo chiều dài xác định
trước và đẩy nó qua hỗn hợp nhựa / chất xúc tác như thể hiện trong Hình 1.[4]
Lớp gel coat lỏng được thi cơng với độ dày chính xác bằng cách sử dụng thiết bị
phun phù hợp (Hình 2). Sau một thời gian đóng rắn thích hợp của lớp gel, nhựa
lỏng và sợi cắt nhỏ đồng thời được phủ trên bề mặt phủ gel từ thiết bị phun và
súng phun chuyên dụng (Hình 3).[5]


Q trình trộn nhựa / chất xúc tác có thể diễn ra bên trong súng (trộn súng)
hoặc ngay phía trước súng. Bộ phận trộn nằm trong súng giúp trộn đều nhựa và chất
xúc tác bên trong và sẽ giảm thiểu các mối lo ngại về nguy cơ sức khỏe của người
vận hành. Trong khi loại khác, chất xúc tác được phun qua hai vòi phun bên vào vỏ
nhựa. Súng phun khơng có khơng khí đang trở nên phổ biến vì chúng cung

cấp các kiểu phun được kiểm soát nhiều hơn và giảm phát thải các chất bay hơi.
Trong một hệ thống khơng có khơng khí, áp suất thủy lực được sử dụng để phân
phối nhựa thơng qua các vịi phun đặc biệt để phân tán dòng nhựa thành các giọt
nhỏ sau đó trộn lẫn với sợi và bám lên bề mặt. Trong hệ thống súng phun phun
sương bằng khơng khí, khơng khí có áp suất được sử dụng để phân phối nhựa.

Hình 6. Sơ đồ của quá trình spray-up.

Hình 7. Súng phun gel coat


Hình 8. Súng phun nhựa / sợi
Trong quá trình spray-up, độ dày lớp laminate phụ thuộc với kiểu phun và
chất lượng của laminate phụ thuộc vào kỹ năng của người vận hành. Sau khi vật
liệu được phun lên khuôn, chổi hoặc con lăn được sử dụng để loại bỏ không khí
bị cuốn vào cũng như đảm bảo làm ướt sợi tốt.[4] Các layer fabric, continuous
strand mats (CSM), woven roving (WR) hoăc multiaxial fabric cũng được thêm
vào giữa các lớp được tạo ra trong quá trình phun để thay đổi cơ tính vật liệu,
nhưng chúng phải được làm ước bằng nhựa lỏng bằng cách sử dụng tay hoặc
thông qua một súng phun khơng có bộ phận cắt sợi[5]. Q trình đóng rắn của
nhựa được thực hiện ở nhiệt độ phòng và có thể mất từ 2 đến 4 giờ, tùy thuộc
vào cấu trúc hóa học của nhựa. Sau khi đóng rắn, sản phẩm được tháo ra và kiểm
tra các yêu cầu về kết cấu và hồn thiện.
5.3. Quy trình chế tạo bồn tắm có sử dụng phương pháp spray-up
Quy trình chế tạo bồn tắm được mơ tả dưới đây để có thể hiểu rõ hơn về kỹ
thuật spray-up trong sản xuất vật liệu composite. Có hai loại bồn tắm có sẵn trên thị
trường: một loại có bề mặt phủ gel coat và một loại có bề mặt phủ acrylic. Trong cả
hai sản phẩm này, lớp gel coat hoặc acrylic được phủ trên khn trước tiên và sau đó
là vật liệu hỗn hợp (nhựa, sợi…) được sử dụng làm vật liệu laminate nền. Lớp hoàn
thiện bằng acrylic dày hơn chắc chắn hơn so với bồn tắm hoàn thiện bằng lớp gel

coat nhưng chúng đắt hơn khoảng 100 đơ la. Vì lý do này, bồn tắm làm từ acrylic
đang chiếm ưu thế trong các mặt hàng xa xỉ như bồn tạo sóng, trong


khi bồn tắm hoàn thiện bằng lớp phủ gel coat chiếm ưu thế trên thị trường hàng
hóa rộng lớn hơn. Trong sản xuất bồn tắm hoàn thiện bằng lớp phủ gel coat,
bước đầu tiên là phủ một lớp chất chống dính lên khn đực và sau đó phủ lớp
gel isopolyester. Lớp gel này có chứa lượng lớn bột màu với màu trắng titan
(titanium dioxide) và chứa đầy khoáng chất, bột talc và silica để giảm hàm lượng
styren. Mục đích của lớp phủ gel coat là để có được bề mặt có độ bóng cao trên
chi tiết. Khi lớp gel coat cứng lại, một lớp màng chắn barrier coat màu đen sẽ
được phủ lên để ngăn sợi in xuyên qua. Sau đó, cả lớp gel coat và barrier coat
đều được đóng rắn trong tủ sấy.

Hình 9. Quy trình spray-up bằng rơ-bốt để sản xuất bồn tắm.
Robot đang sử dụng gel sợi thủy tinh cắt nhỏ.
Đối với bồn tắm acrylic thành phẩm, thay vì dùng khn đực, khn cái sẽ
được sử dụng để làm khuôn cho bồn. Tấm acrylic trước tiên được làm nóng và sau
đó tạo mơi trường chân khơng ở bên trong khn. Sau khi tấm acrylic đơng cứng, nó
được lấy ra khỏi khuôn. Tấm acrylic cứng bây giờ đủ cứng để làm khuôn đực. Tấm
acrylic được đặt trên một kệ phù hợp và sau đó vật liệu composite được phủ


lên. Tấm acrylic trở thành một phần không thể thiếu của bồn tắm. Kể từ đây trở
đi, tất cả các bước sản xuất bồn tắm làm từ sơn gel và acrylic đều giống nhau.
Đối với quá trình spray-up, nhựa polyester dicyclopentadiene (DCPD) được
sử dụng. Các chất độn canxi cacbonat và nhôm trihydrat được thêm vào nhựa và
được trộn bằng cách sử dụng bộ trộn cắt cao. Một chất phụ gia dạng sáp được
thêm vào nhựa để ngăn chặn sự phát tán styren trong quá trình tạo các laminate.
Sáp nổi lên bề mặt laminate trong chu kỳ đóng rắn và tạo ra một màng ngăn làm

giảm sự bay hơi của styren xuống dưới 20%. Hỗn hợp nhựa được bơm đến thùng
chứa, thùng này được kết nối với súng phun. Máy cắt sợi dùng để cắt sợi thủy
tinh được gắn trên súng phun. Sau đó hỗn hợp nhựa, chất xúc tác và sợi thủy tinh
cắt nhỏ được phun lên lớp gel coat theo hình quạt. Phương pháp trộn nhựa và
chất xúc tác phụ thuộc vào loại súng phun. Sau mỗi lớp laminate, người thợ tiến
hành cán mỏng toàn bộ. Tăng cường chú ý đến bán kính và các góc để có được
bề mặt nhẵn và đều.
Khi lớp skin đầu tiên hoặc lớp laminate được tạo thành, vật liệu tấm mỏng
như bìa cứng gợn sóng, bọt hoặc gỗ được áp dụng cho các bộ phận quan trọng
như một vật liệu lõi (material core) để làm cho nó trở thành cấu trúc bánh
sandwich. Vật liệu lõi được áp dụng cho các khu vực phẳng, khu vực uốn cong
và phần dưới cùng của chi tiết. Phần này sau đó được đóng rắn trong lị và đưa
đến nhiệt độ phịng. Sau khi đóng rắn, lớp skin hoặc lớp laminate thứ hai được
tạo thành bằng cách sử dụng quy trình và vật liệu tương tự. Phần này lại được
đóng rắn trong lị và đưa về nhiệt độ phịng. Khn được tháo và được bơi sáp và
đánh bóng cho chu trình sản xuất tiếp theo.
Cơng việc hồn thiện được thực hiện trên bồn tắm bằng cách cắt tỉa các
cạnh và khoan lỗ thoát nước và các thanh vịn. Các hoạt động thứ cấp khác được
thực hiện theo yêu cầu của sản phẩm. Sau đó, bộ phận này được cân cho mục
đích kiểm sốt vật liệu và kiểm tra dung sai kích thước, độ âm thanh của kết cấu
và chất lượng hoàn thiện bề mặt. Cuối cùng, sản phẩm được gắn thẻ để nhận
dạng, đóng thùng và chuyển đến kho.[5]


Hình 10. Mặt cắt ngang của tấm composite khn hở ba lớp (OMC) được mơ
hình hóa trong hình này. Tất cả các loại nhựa đều là chất dẻo polyester. Lớp gel
coat, tạo thành lớp ngoài của tấm laminate, được phun trực tiếp lên bề mặt của
khuôn mở. Lớp màng chắn được thi cơng sau khi gel coat đóng rắn một phần.
Lớp phủ bảo vệ làm giảm biến dạng không đồng nhất phát triển trong q trình
đóng rắn lớp FRP được phủ lên sau đó bởi sợi gia cố thủy tinh được cắt nhỏ.

Chiều dày tượng trưng của mỗi lớp được chỉ định.
5.4. Các yếu tố ảnh hưởng trong quy trình thi công
5.4.1. Tay nghề
Tay nghề là yếu tố rất quan trọng trong ngành công nghiệp composite sử
dụng phương pháp spray-up. Chuẩn bị bề mặt khn thích hợp bằng cách sử dụng
đúng chất tháo khn đóng một vai trị quan trọng trong việc tháo sản phẩm. Điều
quan trọng là lớp gel coat phải được thi cơng với độ dày chính xác và phân bố đều

trên tổng diện tích để tránh xảy ra hiện tượng các bề mặt không đồng đều từ đó
giảm khả năng bảo vệ lâu dài. Chất lượng lớp gel coat phải phù hợp với cách thi
công (dùng chổi hoặc bình xịt) để tránh chảy xệ khơng mong muốn và các hợp
chất dễ bay hơi thốt ra.
Trong q trình phun, sợi được cắt nhỏ và nhựa được phối trong súng phun
được trang bị trên một máy bơm tùy chỉnh. Điều quan trọng là phải tuân theo các
hướng dẫn hiệu chuẩn và vận hành thiết bị do nhà cung cấp đặt ra vì nó liên quan


đến kiểu phun và tỷ lệ nhựa : sơi. Kiểu phun sẽ ảnh hưởng đến tính đồng nhất
của lớp laminate, và hàm lượng sợi thủy tinh (với các đặc tính cơ học tương ứng)
được kiểm soát bằng cách điều chỉnh máy cắt.
5.4.2. Độ nhớt của nhựa
Các nhà sản xuất thường điều chỉnh nhựa về độ nhớt tối ưu cho quá trình
ứng dụng, thường ở nhiệt độ từ 18 đến 25°C. Nhiệt độ quá thấp sẽ dẫn đến độ
nhớt cao hơn, gây khó khăn hơn cho việc gia cố và thẩm thấu của tấm laminate
và có thể gây ra hiện tượng bám khơng khí khơng mong muốn. Nhiệt độ q cao
sẽ làm giảm độ nhớt, có thể gây chảy trên các bề mặt thẳng đứng.
5.4.3. Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hướng đến khả năng đóng rắn của nhựa. Nhiệt độ thấp một
phần làm ức chế sư đóng rắn. Nhiệt độ cao làm giảm thời gian gel và tăng khả
năng phản ứng; thời gian gel giảm có thể làm cho nhựa đóng rắn lại trước khi gia

cơng và có thể dẫn đến vứt bỏ hồn tồn chi tiết đó. Ngồi ra tốc độ đóng rắn
nhanh có thể dẫn đến tỏa nhiệt quá cao, gây biến màu, tích tụ ứng suất bên trong,
nứt nhựa…Vì vậy, việc kiểm soát nhiệt độ kho nguyên liệu và nhiệt độ khu vực
làm việc là rất quan trọng.
5.4.4. Styren
Phương pháp spray-up nói riêng hay open molding nói chung sử dụng nhựa
polyeste và epoxy vinyl este khơng bão hịa trong mơi trường có chứa monomer
styrene – dung mơi phản ứng trong các loại nhựa này. Một lượng styren nhất
định sẽ bay hơi khỏi nhựa trong quá trình xử lý. Bởi vì styrene được coi là thành
phần có hại, nên phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa để bảo vệ người lao
động khỏi tiếp xúc với hàm lượng styrene quá cao. Mức độ phơi nhiễm styrene
tối đa cho phép được quy định thay đổi từ 20 đến 100 phần triệu (ppm). Sử dụng
cái gọi là nhựa low-styrene emission (LSE) kết hợp với hệ thống thơng gió đầy
đủ giúp giảm ít nhất 50% sự tiếp xúc và phát thải styren so với nhựa không LSE.


6. ƯU ĐIỂM VÀ HẠN CHẾ CỦA PHƯƠNG PHÁP SPRAY-UP
6.1. Ưu điểm
Quá trình spray-up mang lại những ưu điểm sau :
- Đây là một quá trình rất kinh tế để chế tạo các bộ phận từ nhỏ đến lớn.
- Nó sử dụng cơng cụ chi phí thấp cũng như hệ thống vật liệu chi phí thấp.
- Nó phù hợp cho các bộ phận có khối lượng nhỏ đến trung bình.
6.2. Hạn chế
Sau đây là một số hạn chế của quá trình spray-up :
- Rất khó để kiểm sốt phần thể tích sợi cũng như độ dày. Các thơng số này
phụ thuộc nhiều vào kỹ năng của người vận hành.
- Bởi vì bản chất khn mở của nó, sự phát thải styren là một mối quan tâm.
- Quá trình này cung cấp một bề mặt hoàn thiện tốt ở một bên và một bề
mặt hồn thiện thơ
- Quy trình này khơng phù hợp với các bộ phận mà độ chính xác của kích

thước và độ lặp lại của quy trình là mối quan tâm hàng đầu. Q trình spray-up
khơng cung cấp một bề mặt hồn thiện tốt hoặc kiểm sốt kích thước trên cả hai
hoặc tất cả các mặt của sản phẩm.
7. MỘT SỐ SẢN PHẨM COMPOSITE DÙNG PHƯƠNG PHÁP
SPRAY-UP
 Làm phương tiện giao thông: tàu, thuyền, ô tô, ….


Hình 11. Làm phương tiện giao thơng
 Làm các thiết bị chứa nước: bồn chứa, bồn tắm, bể tắm, ống dẫn, …

Hình 12. Làm thiết bị chứa nước
 Làm các thiết bị nội thất: bàn, ghế, cửa, giường,…


Hình 13. Làm thiết bị nội thất


Làm các thiết bị cơng cộng: thùng rác…

Hình 14. Làm thiết bị cơng cộng


KẾT LUẬN
Việc sử dụng vật liệu composite nhiệt rắn gia cố bằng sợi dự kiến sẽ có
nhiều tiềm năng phát triển. Phương pháp open molding nói chung hay spray-up
nói riêng có thể sẽ tiếp tục là một phương pháp chế tạo quan trọng do tính cạnh
tranh của nó đối với chu kỳ sản xuất ngắn và các bộ phận lớn phức tạp cho nhiều
loại sản phẩm. Tuy nhiên, tiềm năng tăng trưởng này sẽ phụ thuộc vào sự phát
triển của các thiết bị ứng dụng tốt hơn và dễ sử dụng hơn và các vật liệu cải tiến,

cả hệ nhựa và sợi gia cường.
Phương pháp open molding dùng nhựa chứa styrene gây bay hơi, phát thải và
tiếp xúc với các hợp chất dễ bay hơi (VOCs) và các chất ô nhiễm khơng khí nguy
hiểm (HAP). Do đó, điều quan trọng là phải giảm thiểu những nguy cơ này. Điều
này có thể được giải quyết hoặc cải thiện bằng cách sử dụng cả thiết bị ứng dụng tốt
hơn và hệ thống nhựa nhiệt rắn có VOC / HAP thấp hoặc khơng có VOC
/ HAP, nhưng vẫn duy trì các đặc tính ứng dụng tốt và dễ dàng của polyeste không
no và este vinyl epoxy. Cần phát triển thiết bị phun hiệu quả hơn – súng phun dễ
sử dụng hơn để giảm lượng khí thải VOC / HAP do thiết bị gây ra. Việc phát triển
các hệ thống nhựa mới phải đáp ứng các u cầu thấp hoặc khơng có VOC / HAP.

Cần cải tiến hơn nữa trong công nghệ gel coat, nghĩa là, lớp phủ gel có khả
năng chống nước và chống tia cực tím được cải thiện, sẽ cho phép ngành công
nghiệp open molding tạo ra các bộ phận composite có độ ổn định bề mặt lâu dài
(màu sắc và độ bóng), cạnh tranh hơn trong các sản phẩm địi hỏi ứng dụng về
độ ổn định bề mặt tốt và lâu dài (đặc biệt là trong ngành xây dựng) – điều không
thể đạt được với công nghệ hiện tại. [3]


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]

K. Acatay, “Carbon fibers,” Fiber Technol. Fiber-Reinforced Compos., pp.
123–151, 2017, doi: 10.1016/B978-0-08-101871-2.00006-0.

[2]

T. Kikuchi, Y. Tani, Y. Takai, A. Goto, and H. Hamada, “Mechanical
properties of jute composite by spray up fabrication method,” Energy

Procedia,

vol.

56,

no.

C,

pp.

289–297,

2014,

doi:

10.1016/j.egypro.2014.07.160.
[3]
[4]

S. K. Mazumdar, “Composites Composites”.,pp.151-200, 2002.
P. D. Sanjay K. Mazumdar, “COMPOSITES MANUFACTURING
Materials, Product, and Process Engineering,” Boca Raton London New
York Washington, D.C., pp. 150–155, 2002.

[5]

Daniel B. Miracle and Steven L. Donaldson, “ASM Handbook Volume 21

Composites,” ASM International, pp. 1076–1090, 2001.