Công nghệ vật liệu Composite - Chương 6 potx

Công ngh vt liu Composite
Trang 128
Chng VI: Công Ngh Qun Si (Finlement winding)
I. GII THIU PHNG PHÁP QUN SI
- H thng nha và si gia cng c cung cp liên tc lên mt lõi quay.
- Góc np si c xác nh bi mi quan h gia trc quay và s di chuyn
a b phn chuyn ng ngang
- Si c kéo cng, to ng sut, do ó làm gim bt khí —> sn phm có
 tính tt.
- Nha c óng rn  nhit  thng hoc có th c gia nhit tùy
thuc vào quy trình sn xut và polymer c s dng.
- Tháo sn phm, hòan tt sn phm.
- Filament Winding là quá trình cun si, mt di si liên tc ( si n hoc
i xe ) ã c tm nha lên b mt ca mt lõi quay ã c to hình
chính xác, sau ó c lu hóa  nhit  phòng hoc gia nhit  to ra
n phm. Trong khi lõi cun quay, mt u cp si nh v chính xác trên b
t lõi. Lõi qun có th là hình tr, hình tròn hoc bt k hình dng nào mà
không b gh gh ln sóng u c.
-  bn c hc ca sn phm không nhng ph thuc vào thành phn ca
t liu mà còn ph thuc vào các thông s ca quá trình nh : góc cun, 
ng si, thành phn hóa hc ca nha và thi gian óng rn.
- Si s dng là lai si bn liên tc nh si Carbon, Si thy tinh…. Cu
trúc to ra có tính cht bn hn thép và có trng lng nh hn nhiu so vi
thép.
- Ngày nay, hu ht các máy dùng trong phng pháp Filament Winding c
u khin tng vi nhit  làm vic và  t do cao hn, si c xp
theo v trí mong mun theo yêu cu thit k sn phm có hình dáng phc
p. Hng ca si s quyt nh n  bn ca vt liu composite.

Công ngh vt liu Composite

Trang 129
II. QUY TRÌNH SN XUT
t quy trình sn xut composites bng phng pháp qun si bao gm 6 giai
n nh sau:

 Giai n chun b lõi qun
 Giai n qun si
 Giai n óng rn cho sn phm sau khi qun
 Giai n ly lõi qun ra khi sn phm
 Giai an hình thành sn phm cui cùng
 Giai n kim tra cht lng
Trong phn này, ta ch gii thiu 4 giai n u: giai n chun b lõi qun,
giai n qun si, giai n óng rn cho sn phm sau khi qun và giai n
tháo lõi.
II. 1.Giai n chun b lõi qun
 phn  qun lp si ã c thm nha lên trên ó c gi là lõi
qun. Lõi qun là mt b phn quan trng vì nó to ra hình dng ca sn
phm. Nhng lõi qun thng c dùng trong phng pháp qun si ch
u loi cát có kh nng hòa tan trong nc, thch cao i vi nhng sn
phm có dung tích nh, loi lõi gm nhiu khúc n, có th gp li c i
i nhng sn phm dng hình ng, i vi sn phm không tháo lõi nh
nhng thùng cha cht lng hay khí nén thì thng c làm bng kim lai có
th chu c ti.
Loi lõi làm t cát có th hòa tan bng nc c dùng trong trng
p motor rocket và lp phân cách hu ht luôn luôn lp sn vi lõi. Trc qun,
 phn u chnh và nhng thit b khác c lp sn, dung dch cát có th
hòa tan trong nc c úc vào khuôn. Khi cát óng rn, hai na ca lõi s
c ráp li và gn cht vi nhau. Hai na lp phân cách c ni vi nhau
Mandrel
preparatio

n
Filament
winding
Curing
Mandrel
removal
Finishi
ng
Quality
Inspection

Công ngh vt liu Composite
Trang 130
ng cao su cha lu hóa mà chúng có thóng rn ng thi vi nhau. B
t lp phân cách g gh và c làm sch bng dung môi. Dùng mt lai gel
coat  ph lên b mt cht phân cách óng vai trò nh là mt cht kt dính
gia lp phân cách và composite. Cách s dng màng kt dính trong lp nha
gel coat tr nên thông dng hn. u này cho phép ta có thu chnh c
 dày ca lp kt dính vi nhng c tính lp li nhng giá thành rt cao.
i vi loi lõi làm t thch cao cung cp mt b mt chu lc cao bng
cách quét lp thch cao trên mt thi b có kh nng di chuyn hoc có kh
ng gp li. Thch cao óng rn, sau ó ph lên lp Teflon hoc mt loi
màng phân cách, cùng vi quá trình óng rn thit b tháo d, thch cao b v
và ly lp màng phân cách ra và  li ng nét bên trong.
i vi loi lõi có dng khúc an, có th gp c là trng hp c
bit và t, nhng giá thành sc u chnh bi sn phm áp dng cao vì
kh nng s dng c và quá trình qun liên tc. Chun b b mt trc khi
qun bao gm quá trình m khuôn và lp gel coat ln  b mt bên trong liên
c. Lp gel coat trong trng hp này dùng  to ra chng ngi mm do
 ngn chn l hng sut thp.

i vi loi lõi dng ng c dùng trong mt vài ng dng nh là lõi
kim loi dng tròn, trong ó composite c y hoc kéo ra sau khi óng rn,
u này yêu cu thit b phi có cht lng cao không gây vn  khi s dng.
Thit b m crom  có  cng và có b mt bóng láng  giúp quá trình tháo
lõi d dàng. S dng mt dây mng t theo chiu dài lõi là u cn thit và có
i.
p kim loi bên trong ca thùng cha khí có mt  bn –t trng cao
thun li  qun mt composite lp mng không thm nc. ây là mt loi
lõi không cn tháo d sau khi óng rn. Theo quan m này, khí có trng
ng phân t thp áp lc ln nh Helium hoc Hyrogen có thc cha
ng mà không b rò r. Lp kim lai bên trong là mt phn quan trng trong
bình cha khí. S chun b lõi là thay i loi cht kt dính gia lp kim loi
bên trong và lp composite bên ngoài.

Công ngh vt liu Composite
Trang 131
II. 2. Giai n qun si
Quá trình qun c bt u nh sau : mt lng gm nhiu bó si hoc
i roving c kéo t mt dãy các cun si, gm nhiu u si t các cun
i, c kéo qua máng nhúng nha ( ã có xúc tác và các thành phn cn
thit nh màu, cht kháng tia UV…). Khi bt u vn hành máy, các u si
c công nhân thao tác cho kéo qua máng nha, dao gt nha d và qua
các lc chia si. Si c kéo cng và cho qua u hng si, sau ó công
nhân s cnh u si vào lõi qun và cho máy vn hành. Quá trình qun liên
c làm cho các vòng si k tip s gi cho si c c nh trên lõi qun
c sit cht cho n khi hình thành sn phm, sau ó tháo lõi qun ra và
tip tc quá trình óng rn c sn phm cui cùng.
II.2.1.Mô hình máy qun si:
Hình 1. Mô hình quy trình qun si

Công ngh vt liu Composite
Trang 132
II.2.2. Nhng phng pháp qun si:
Có 2 phng pháp qun si:
II.2.2.1.Phng pháp qun t (Wet winding)
Hình 2. Phng pháp qun t
i Roving khô c kéo qua mt bn cha hn hp nha lng, sau ó
c cung cp liên tc cho b phn cun bi u mt cp si. c to hình
trên mt lõi quay t c hình dng mong mun. Quá trình óng rn xy
ra nhit  thnghoc avào lò gia nhit óng rn nóng.
Phng pháp wet winding thng c dùng  sn xut nhng loi
composites s dng nha nhit rn. Bi vì, phng pháp wet winding có
nhng u m sau: giá thành vt liu thp, thi gian qun ngn và d dàng
o ra hn hp nha theo yêu cu. Trong phn này, chúng ta ch cp n
quy trình sn xut composites bng phng pháp qun si s dng phng
pháp wet winding.

Công ngh vt liu Composite
Trang 133
II.2.2.2. Phng pháp qun khô (Prepreg winding)
Hình 3. Phng pháp qun khô
i gia cng và nha c cung cp ng thi : bó si c tm nha (
Towpreg ).
Ban u, prepreg c to ra nh sau : dung dch nha  dng dung dch
ng hoc dng chy nht, ã c tính tóan công thc cho vào b cha. K
tip nhúng si gia cng vào cho n khi bo hòa nha, sau ó con ln ép kéo
i bão hòa nha lên và si tip tc i qua lò sy  to ra dng prepreg. Sau
ó, prepreg c cun li thành cun, trong khi cun prepreg thì có chèn các
p giy hoc màng poly vào  nó không dính li vi nhau.
Nha trong h thng Towpreg c hóa cng dn và dính cha hòan tòan

i nhau, nhng chóng rn tng phn.
* Phng pháp thm nha vào si (dùng trong phng pháp qun khô):
ây là giai n thm hn hp nha và tác nhân óng rn lên si nha gia
ng, giai n này to ra s liên kt gia nha và si gia cng.
u tiên, ta chun b hn hp nha  thm lên si gia cng. Hn hp này
c to ra bng cách trn nha vi mt s cht ph gia khác nh tác nhân
óng rn, cht xúc tin, cht xúc tác, dung môi pha loãng, bt màu…
i gia cng c dùng thng là nhng loi sau: si ã thiêu dt thành
m, cun si và tm si có nh hng mt cách ngu nhiên.
Có 2 cách thm nha lên si gia cng

Công ngh vt liu Composite
Trang 134
Cách 1: dùng nha dng dung dch (solution form)
Quy trình thm nha vào si gia cng din ra theo s nh sau:
Hình 4. Quy trình nhúng si
i gia cng c thm sâu vào trong dung dch nha
Cách 2: dùng nha dng nóng chy (hot melt form)
i gia cng c thm nha bng cách dùng nhit & áp sut
Hình 5. Quy trình nhúng si
Khi hn hp nha c thm lên si gia cng thì phi lu gi lnh n
khi tin hành qun si. u này giúp ngn chn nhng phn ng hóa hc xy
ra quá sm làm h hng si.
II.3. Các kiu qun si:

Công ngh vt liu Composite
Trang 135
Có 3 kiu qun si : helical , hoop và polar winding.
II.3.1. Helical winding
Mô hình qun si theo kiu Helical winding:

Hình 6. Mô hình qun si kiu Helical
Vòng qun chuyn ng qua li song song nh mô hình, ây là k thut
thông dng nht dùng  to ra nhng cu trúc hình ng. Bng cách u chnh
 l gia tc  quay và tc i hng u chnh góc qun ca si.
t s k thut qun c s dng: mt hoc nhiu vòng qun không thay
i trong khi lõi qun chuyn ng quay và i hng, vòng qun chuyn ng
quay quanh lõi qun không i và chuyn hng quanh trc ca nó…
Helical winding là phng pháp s dng chim u th hin nay. Nó thích
p cho nhng hình dng dài mng nh là ng áp lc và ng th di nc,
có góc qun t 20-90o. Hu ht các lai ng qun  góc 54.7o
i vi nhng cu trúc ln, phi c bit chú ý n thit k lõi qun. Trng
ng lõi qun là nguyên nhân dn n s hao mòn trc quay.
Nhng góc qun rt nh (0-10o) thng không dùng trong trng hp t l
chiu dài-ng kính ln. Vi nhng cu trúc có ng kính ln nh rocket
motor có t l chiu dài-ng kính là 2:1 hoc ln hn, thì qun vi góc nh là
n thit  hp thu ng sut theo chiu dc ca cu trúc.
II.3.2. Hoop winding:
Mô hình qun si theo cách thc Hoop winding nh sau:

Công ngh vt liu Composite
Trang 136
Hình 7. Mô hình qun si kiu Hoop
Vòng qun không thay i mà ch di chuyn theo chiu dài ca lõi qun theo
 l rng ca di si trên s vòng qun, lõi qun quay quanh trc. Hoop
winding là mt trng hp t bit ca Helical winding có góc qun là 90
o
Hoop winding thng c dùng chung vi Helical và Polar winding. i
i loi máy Polar winding, hoop winding sc tin hành bng cách lõi qun
chuyn ng  to kt cu qun theo kiu Hoop. i vi trng hp máy
Helical thì d dàng hn vì trong ch cài t theo kiu Helical thì có thêm vào

ch cài theo kiu Hoop winding. Hoop winding c dùng vi 2 mc ích.
c ích th nht là  chng li ng sut tròn ca hình tr, bi vì ng sut
này là ng sut ch yu xy ra theo chiu dc i vi nhng loi thùng cha
khí, cht lng. Mt khác, nhng lp qun theo kiu Hoop winding c dùng
 nén cht nhng lp Helical hoc Polar winding khi nhng lp này c
qun trên mt cu trúc sn phm
n phm to thành có nhng hình dng nh sau: vòng tròn, dt (tròn hình
a), lai ng ngn, khúc ni hoc mt vài dng khác.
II.3.3. Polar winding
Mô hình qun si theo kiu Polar winding:

Công ngh vt liu Composite
Trang 137
Hình 8. Quy trình qun si kiu Polar
Kiu qun này bao gm mt vài quy trình qun khác nhau, nó cng có
nhng chuyn ng gilõi nh là kiu qun Helical nhng trc ngn nht là trc
chuyn ng. K thut qun này bao gm hai chuyn ng quay. Trong sut
quá trình lõi qun quay quanh trc ca nó và vòng qun vuông góc vi trc
thng ng. Trong kiu qun này, h thlõi phân phát si quay theo mt hng
có ngha là hng si hoc là phân b theo chiu dc hoc là theo chiu
ngang, lõi qun quay liên tc trong mt phng. Máy qun theo kiu Polar c
n thì rt n gin so vi máy qun theo kiu Helical. Gm 2 mc  là s
chuyn ng ca lõi qun và s chuyn ng xung quanh lõi qun ca cánh
tay thng ng.
Quy trình Polar winding t di si ang qun gn k vi di si ã qun
trc. Nhng di tip theo c qun tip theo to thành mng hoc cu trúc
ng kim cng gilõi nh Helical winding. Vì vy nhng m bt u qun ca
i si là tòan b mt li u hoc là cui ca lõi qun (Trong trng hp
Helical, m bt u qun si là trong vùng hình tr)
i si c qun theo hng tip tuyn vi mt li  hai u ca lõi qun.

Quy trình này có th to ra 2 mt li có kích thc khác nhau, u kin qun
t nht s là 2 mt li có kích thc ng nht.
Nhc m ca kiu qun này khung ng cun si không tht c nh
trong quá trình qun.  ngn chn di si xon li vi nhau cng nh là
chuyn ng quay ca cánh tay quanh chiu dc ca lõi qun, khung cha
cun si phi c t trên khung vi cánh tay. Kt qu là chiu rng ca di

Công ngh vt liu Composite
Trang 138
qun thng gii hn khang 25mm (1 inch), gm 8 cun si. Mt s cân
nhc na là máy qun không thích hp  qun theo kiu Hoop winding. Tt
nht là t cánh tay nm ngang và sau ó di chuyn chm trc cánh tay v v
trí thng ng.
Quy trình này dùng  to ra nhng bình cha có kích thc hai u khác
nhau.
II.4. óng rn
Trong phng pháp qun si, yêu cu v thi gian sng dài ca nha và
khâu mng nhanh là mâu thun nhau. Nhìn chung, các loi nha có th gi
c  nht khi qun trong mt thi gian dài-khong mt vài gi n mt
ngày-s có òi hi hoc là thi gian óng rn dài hn  nhit  thp hoc là
nhit  bt u cao hn nhiu, u này ph thuc vào cht xúc tin và cht
xúc tác. Nhit óng rn cao hn có th to ra nhng vt rn nh trong lp
a sn phm cui cùng. Nhng nguyên nhân khác to to nên nhng vt rn
nh này còn ph thuc vào h s giãn n nhit gia lõi qun, si và nha, tc
 nung nóng và làm ngui,  co ngót ca nha khi óng rn và khâu mng,
nh hng ca si.
i nng lng vi sóng, quá trình óng rn c bt u hoc là  bên
trong hoc là  bên ngòai b mt, u này ph thuc vào v trí ca ngun
nhit. C hai phng pháp u có nhng u m. Khi óng rn bên trong b
t, hàm lng si cao hn bi vì nha có th by ra ngòai. Vì vy hàm

ng bt khí s gim, do ó xu hng to ra nhiu l hng không khí gim.
i phng pháp óng rn t b mt bên ngòai, hàm lng nha có th cao
n và có th tránh c s chy nh git ca nha.
Trong phng pháp qun si, thng thì h thng óng rn t sn ti ni
n xut. Nha phi c s dng vi hàm lng va .
Các phng pháp óng rn: lò, du nóng, èn, hi nc, ni hp chân
không, vi sóng
II.4.1. óng rn bng lò
Thng dùng lò gas hoc lò n óng rn. u m là giá thành r và
có thóng rn c nhng sn phm có kích thc ln. Aùp sut óng rn

Công ngh vt liu Composite
Trang 139
thêm vào s dng túi chân không (hoc shrin tape). Trong nhiu trng hp,
i vi dng hình ng hoc hình tròn, quay sn phm trong quá trình óng rn
 tránh hin tng sn phm b cong và chy nha. Nng lng tiêu tn
nhiu hn so vi nhng phng pháp khác bi vì ngoài lng nhit cho phn
n phm thì còn cho môi trng không khí xung quanh và thit b nh là lõi
qun và b phn nâng .
II.4.2. óng rn bng du móng
 thng du nóng dùng óng rn lai nha có c tính óng rn nhanh, thông
thng kh nng óng rn ít hn 15 phút. S dng du nóng m bo gim
nhit  ca lõi qun mt cách nhanh chóng và không cn phi óng rn bng
lò. Trong h thng du nóng, dòng du nóng chy qua lõi qun làm lõi nóng lên
trc tiên, nhit  s to ra môi trng nóng n m nhit mà composite b
nòng lên và óng rn và kt hp vi u kin giãn n. Sau ó khi dng dòng
u nóng và nhit  lõi gim xung,  co rút do composite óng rn và u
này cho phép ta tháo lõi mt cách d dàng. Nhit  ca du nóng thng 150-
2400C
II.4.3. óng rn bng èn

Là s kt hp gia èn nhit vi b mt phn chiu và s quay ca lõi, có
th cung cp nhit   khang 1710C. èn nhit thng có th di chuyn
hoc có th d tr. Bi vì ngun có tính nh hng cao s tng kh nng
cung cp nhit óng rn tòan b các vùng ca sn phm.
èn hng ngoi thng c dùng cung cp nhit óng rn nha trong
composite. Tuy nhiên lai èn này thì him khi s dng  cho quá trình sn
xut. Chuyn i nha t trng thái A sang trng thái B-stage. ây là cách
thc hin thông dng dùng mt dãy èn có mt hình dng thun li sao cho h
thng nhn c nng lng nhit, h thng quay tròn khi cung cp nhit.
Cui cùng nha chuyn sang trng thái B-stage và ông li nhng vn có th
có kh nng n y và khâu mng trong quá trình cui cùng. B-stage ngn
chn s chy và s rút nha trong cu trúc hình tr, to ra trng thái có th
m nm c.

Công ngh vt liu Composite
Trang 140
 dng nhng lai èn khác thì có kh nng phóng n nhèn Xenon.
 xúc tin quá trình óng rn khi s dng lai èn này, phi s dng mt cht
nhy quang trong hn hp nha.
t trong nhng bt li ca h thng óng rn bng èn thng hình thành
t lp  phía trên b mt nha và lp này ngn chn s truyn nhit xa hn
n h thng óng rn.
II.4.4. óng rn bng hi
t s quy trình sn xut ng thì s dng hi nóng óng rn nha. Hai
u ca lõi kim loi có mt thit b  dn hi và nc. Sau khi ng c
qun, hi nóng i qua l rng ca lõi. Khi quá trình óng rn hòan tt, lõi c
làm lnh bng nc  có th vn chuyn và to ra  co rút va  tháo
lõi.
II.4.5. óng rn bng ni hp chân không
Khi sn xut nhng sn phm có cht lng s dng trong không gian v

tr thì cn phi có  phc tp tinh vi, các loi nha nh epoxy, bismalemide
hoc polyimide c dùng, u này rt cn thit óng rn sn phm trong
i hp chân không. Ni hp dùng óng rn có th cung cp mt áp sut
khang 1.4-2.1Mpa vi nhit  cao 371oC. Nhc m c bn ca cách
óng rn này là thi gian óng rn lâu, ph thuc vào kích thc sn phm và
ai nha epoxy s dng.
i hp chân không dùng óng rn nhng b phn ca máy bay. i vi
tên la, thì mt s phn s c qun t cun si ã c thm nha t
trc, ph thuc vào tng loi nha có thòi hi quy trình hp và óng rn
tht k lng và s loi tr bng khí.
II.4.6. óng rn bng vi sóng
óng rn bng vi sóng có nhng thun li ln i vi composite làm t si
thy tinh và si aramid. Nng lng vi sóng hp th rt nhanh bng c nha
và si, kt qu là quá trình óng rn có th xy ra trong vòng vài phút so vi
quá trình óng rn xy ra trong vòng vài gi nh trc ây. Mc nng lng
yêu cu cho phng pháp này thì cao; do ó quy trình rt tn kém. Tuy nhiên

Công ngh vt liu Composite
Trang 141
n ch chính ca quy trình này là không có th dùng phng pháp óng rn
ng vi sóng cho nhng lai si có tính dn nh là si cacbon. Vì lý do này,
loi si dùng làm composite t bit quan trng trong quá trình óng rn bng
vi sóng, vì vy ngi sn xut ch dùng phng pháp này nh là mt phng
pháp h tr gia tng nhit .
II.5. Tháo sn phm
o i vi lõi làm t cát có th hòa tan bng nc thì hu ht rt d ly ra,
c c cho vào trc qun, cát b tan ra và sau ó tháo d các thit b lp
ráp ra. Quá trình tháo lõi s gp nhiu khó khn nu nu thit b có nhiu
khúc n hoc có th gp li c. i vi lõi bng thch cao có th làm
 bng tay. Quá trình này ói hi phi ht sc cn cù và phi  mnh 

phá v thành phn
o Hòan tt sn phm cui cùng: machinel, cut, assemble (lp ráp)
o Kim tra cht lng
III. Nguyên liu
Phng pháp qun si yêu cu si gia cng liên tc và hn hp nha liên
t li vi nhau. Có mt vài loi nguyên liu có thc s dng trong quy
trình gia công. S la chn nguyên liu cho sn phm da vào tính kinh t,
nh hng ca môi trng, kh nng chng n mòn, trng lng gii hn và
 bn ca sn phm hình thành.
III.1. Mt s loi si gia cng: si gia cng yêu cu phi có  liên tc.
i là thành phn góp phn to ra  cng và  bn ca composite. Mt vài
loi si có tính thng mi nh: E-glass, S-glass, aramid và carbon/ graphite.
i dùng trong phng pháp này ch yu là có hình dng cun si:
III.1.1. Si thy tinh:
Trong phng pháp qun si hu ht là sa dng si thy tinh, ây là loi
i có tính thng mi vi ba lai nh E-glass, S-glass và R-glass. Si thy
tinh c dùng cho phng pháp này là do loi si này có giá thành thp, n
nh kích thc, có  bn và modul va phi, vn chuyn d dàng.

Công ngh vt liu Composite
Trang 142
i thy tinh dùng cho phng pháp qun si thng là dùng lai cun“single-
end” hoc là dùng cun “multistrand”. Cun “single-end” là cun si thu c
 bó ri rc trong sut quá trình qun si (cun n). Mi cun thng có
chiu dài t 47 n 747m/kg.
E-Glass: loi si này có  bn kéo tt (3450MPa), modul kéo thp
(70GPa), có giá thành thp nht, có nhiu dng, t trng 2.60g/cm3,  giãn dài
khang 5%, s dng rng rãi cho các sn phm thng mi và công nghip,
u ht là dùng trong phng pháp qun si.
S-Glass: loi si này có  bn cao (4600MPa), có modul kéo cao

n E-glass (85GPa), giá thành t hn, t trng 2.55g/cm3, c dùng trong
nh vc không gian v tr và các loi bình cha khí nén.
III.1.2. Si Aramid
i aramid theo Pont’s Kevlar c s dng rng rãi. Tùy thuc vào loi
cun và si mà mi cun si aramid dai t 124  9540m/kg. Vi phng
pháp qun si, mi cun si dài t 1307 n 1626m/kg i vi cun n và t
261  406m/kg i vi cun a.
i Aramid có  bn tt (2750MPa), modul kéo cao hn loi si E-glass và
S-glass, h s bin i thp nên d to ra sn phm có kích thc nh thit k
ban u, có giá thành cao hn, có t trng ry thp (bng mt na ca si thy
tinh), có nhng c tính kháng va p và pháy hy rt tt, có  bn nén và xé
thp nên không c s dng  sn xut các loi bình cha khí nén.
III.1.3. Si Carbon/Graphite
i Carbon/Graphite có  bn trong khong (2050 n 5500MPa), modul
cao nht (210 n 830GPa), loi si này có giá thành cao nht, t trng trung
bình,  kháng va p và phá hy kém, có  bn và  cng tt nht. Lng
graphit hóa càng tng làm tng modul và  dn n – nhit cao hn.
Cun si carbon cho phng pháp qun si thng là loi 3000, 6000,
12000 và 50000 si. Mi cun si carbon dài 996, 498, 294 và 62m/kg. Si
carbon không có cun a. Si carbon khác so vi si thy tinh và si armid,
chúng giòn, d b mài mòn và gãy v.
III.2. Mt s loi nha

Công ngh vt liu Composite
Trang 143
Nha òng vai trò là cht nn gn kt mi th li vi nhau, cung cp mt c
u truyn ti gia si. Bên cnh ó, cht nn còn cung cp  kháng n mòn,
o v cho si khi s phá hy  bên ngòai, to  dai composite khi va p
 mt, ct, mài mòn và khi vn chuyn. Cht nn gm nhiu lai, s la chn
ph thuc vào cu trúc hình thành, có tính thng mi, nh hng n môi

trng hoc là nh hng ca môi trng i vi sn phm, c bit kh nng
t dính vi nha là c tính quan trng ca cht nn. Mt vài loi nha thông
ng dùng trong phng pháp này là polyester, epoxy, vinyl ester, Bisphenol-A
Fumarate, Chlorendic, Phenolic. Trong ó polyester, epoxy, vinyl ester là ba
loi nha s dng rng rãi nht.
III.2.1. Polyester
III.2.2. Epoxy
ây là loi nha c s dng rng rãi, có  bn tt nht, óng rn 
nhit  cao, có kh nng kháng hóa cht tt,  nht cao, giá thành cao hn.
III.2.3. Vinyl Ester
ai nha này là s kt hp ca epoxy và polyester, kh nng kháng n
mòn cc kì tt, giá thành cao, có nhng  bn và dai rt tt, c s dng
ng rãi cho nhng sn phm FRP chng n mòn.
III.2.4. Bisphenol-A Fumarate, Chlorendic:
ây là loi nha có kh nng chng n mòn tt trong u kin môi trng
khc nghit, có giá thành cao, kh nng chu c nhit  cao…
III.2.5. Phenolic:
ai nha này có c tính kháng cháy cc kì tt,  phát tán khói thp, có
giá thành cao,  giãn dài thp, có  bn trung bình, ng dng vào lnh vc
chng cháy.

Công ngh vt liu Composite
Trang 144
ng tóm tt các loi nha ng dng trong mt s lnh vc nh sau:
Công ngh Loi nha
Polyester (mch thng hoc mch
nhánh), Vinyl ester
Aên mòn
Polyester (mch thng hoc mch
nhánh), Vinyl ester, Epoxy, Phenolic

u m Epoxy, Phenolic
Giy và bt giy Vinyl ester, Epoxy
 s h tng, dân dng Polyester (mch thng hoc mch
nhánh), Vinyl ester, Epoxy
Bình cha khí nén Polyester (mch thng hoc mch
nhánh), Vinyl ester, Epoxy
Không gian v tr, hàng không Epoxy, Bismelamide (BMI),
Phenolic, Vinyl ester
Hàng hi Epoxy
Th thao và gii trí Epoxy
III.3. Cht ph gia
ng cách s dng nhng loi ph gia khác nhau trong nha mà có th to
ra nhng c tính sn phm thích hp.
Cht n là ph gia có nhiu nht trong hn hp nha nn. Lai cht n
thông dng nht là calcium carbonate, alumina silicate (clay) và alumina
trihydrate. Calcium carbonate dùng  tng th tích to ra mt loi nha nn có
giá thành thp. Alumina trihydrate là lai ph gia to ra kh nng chng cháy
và ngn chn s to khói. Cht n có th trn vào nha nn vi hàm lng
trên 50% trng hàm lng nha (mt cht n trên mt nha hay t l 1:1). S

Công ngh vt liu Composite
Trang 145
gii hn th tích tông thng da trên  nht, u này ph thuc kích thc
t và c tính ca nha.
Ngoài ra còn mt s cht ph gia khác nh: cht chng tia UV  cung cp 
n thi tit cho sn phm, antimony oxide tng  kháng cháy, bt màu cung
p màu sc cho sn phm và cht h tr b mt giúp b mt sn phm bóng
p…
IV. THIT B
IV.1.Lõi (Trc qun)

Các lõi có cu trúc hình hc da vào hình dng ca vt. Nhng nó phi
t c nhng u kin là không óng rn trong quá trình qun và không
bin dng trong quá trình óng rn.
Lõi có th phân làm nhiu loi : cnh. có th s dng nhiu ln, có th tháo
i
IV.1.1.Lõi cnh
c s dng cho nhng can thùng chu áp sut. ó là s kt hp gia
tính chu lc, chng thm t ca kim loi và u m t trng nh ca
composite. Nhng sn phm này dùng  cha các loi khí có áp sut cao và
trng lng phân t nh nh: Hellium, Hydrogen mà không b rò r. u này
cho thy rng lp kt ni tr thành mt phn quan trng ca loi vt liu chu
áp sut này.
Hình 10: Lõi bng kim loi

Công ngh vt liu Composite
Trang 146
IV.1.2.Lõi có th tháo ri.
Lõi cát có th hoà tan trong nc. sau khi óng rn nh hình sn phm thì
lõi c xt nc và tan ra.
Lõi bng thch cao, chân nhn (nh hình 2, 3). Sn phm sau khi óng rn
c tách ri bng cách gp khuông chân nhn và tháo lõi, thch cao làm
thm m và to hình cho sn phm.
Hình 11: LÕI CHÂN NHN C TRÉT
THCH CAO
Hình 12: Lõi bng chân nhn

Cơng ngh vt liu Composite
Trang 147
IV.2.Hệ thống đièu khiển sức căn của sợi.
c cng ca si trong phng pháp qun si là 1 phn ko th thiu ca quy

trình và nó là chìa khố cho vic ti u hố cu trúc ca vt liu composite.
Bởi vì sợi gia cường được cuốn thành từng cuộn, sức căn được thể hiện ở cuộn.
Những thiết bò kéo căn bao gồm những thắng ma sát hoặc tư (hình
4) hay s nhã cun bng n (hình 5) và nhng thanh kéo.
Hình 14: H thng u khin sc cn bng n.
IV.3.B nhúng si và h thng phân phi si.
Hin nay có 2 loi b nha c s dng ph bin:b nhúng, b ln.
IV.3.1. B nhúng si.
i t các cun chc qua các lc ri nhúng sâu vào trong b nha 
thm t hồn tồn si c mơ t nh hình 6 và 7.

Công ngh vt liu Composite
Trang 148
Hình 15: B nhúng si
Hình 16: S si nha i qua b nhúng
IV.3.2. Phng pháp ln
i không c nhúng vào trong si mà chy qua trên mt cái trng, cái trng
này c nhúng vào b nhavà mang theo nha lên  tâm vào si nh hình
7 và 8.

Công ngh vt liu Composite
Trang 149
Hình 17: Si c tm trên con ln.
Hình 18 Quy trình ng i ca si trong phng pháp ln.
IV.4. Các loi lc phân phi si.
IV.4.1 Cung phân phi si
 rng cacung c thit k cho s lng si và d rng ca di. Kích
thc chun ph thuôc vào s lng rnh ca lc trong b nha và s lc
phân phi

Công ngh vt liu Composite
Trang 150
IV.4.2.Lc phân phi si hình cung.
 thng lc c t trc tip ngay sau cung phân phi si. H thng này
nó nh hng chính xác si t cung phân phi si  không phá hy si. H
thng lc này nó u khin  rng ca dãi si bi các inh ca lc, v trí
a lc và khong cách t cung phân phi n lc phân phi nh hình 10.
Hình 20 Lc phân phi si
IV.5. H thng óng rn.
Trong phng pháp qun si h thng óng rn óng mt vai trò quan trng.
 thng nha phi c chn  phù hp vi thi gian óng rn. Mt s
phng pháp thông dng s dng óng rn là:Lò, èn, hi, vi sóng, du
nóng
IV.5.1 Lò: sn phm sau khi qun xong c cho qua lò liên tc  thi gian và
nhit  xác nh tu thuc vào tng h nha.
V. c im a phng pháp qun si
V.1. c m :
 Quá trình sn xut c tng hóa cao.
 S sp t si có tính u n cao, sp xp ht lp này n lp khác, ht
phn này n phn khác.

Công ngh vt liu Composite
Trang 151
 Kh nng s dng si liên tc trên tòan b mt vt liu và có th nh
ng si theo hng ca ti trng.
 Có th làm c các sm phm ln dng tròn xoay.
 Làm c sn phm có lng si cao.
 Giá thành thp khi làm vi s lng nhiu.
 ây là phng pháp chính xác  to ra vt liu có nhiu lp.
 Sn phm kháng n mòn tt, tính cht n tr tt.

 ây là phng pháp tt  sn xut nhng sn phm dng tròn xoay ( nh
ng, tube, bình, thùng cha…) vi  bn rt cao vì si  dng liên tc.
 Có th sn xut nhng b phn có nhng hình dng mà có nhng phn ct
nhau không u (nh dng ng hình ch nht, vuông ).
 Si c kéo cng trong quá trình qun, do ó làm gim bt khí > sn
phm có c tính tt.
  kéo si và góc qun si có nh hng nhiu n  bn c ca sn
phm.
 Chi phí u t vn cao.
 Yêu cu máy móc thit b phc tp.
 Khó khn  qun dc trc lõi quay.
 Khi qun  nhng góc cong thì khó khn
 Thay i ng dn si khó
 Hình dáng sn phm phi ging vi lõi qun  có th tháo ra.
 Thay i bn cha nha nhúng si khó.
 Phi có lõi cun, u này phc tp vàgiá thành cao khi sn xut s lng
ít.
 B mt ngòai không láng, gây cn tr v mt khí ng.
c m ca wet winding :
 nht nha thp

Công ngh vt liu Composite
Trang 152
 Thi gian sng ca nha dài
 Nha có th b gel trên ng dn ti lõi qun.
 Aûnh hng môi trng.
 Quá trình mt giai an, giá thành gim.
u chnh nha khó.
 K hach trn nha phi theo s hat ng ca máy.
c m Ca Dry Winding :

 nht nha cao.
óng rn t t.
 Không phi trn nha theo k hach ca máy hat ng.
 Tc  sn xut tng hóa cao hn.
 Giá thành cao hn.
 Yêu cu lèn vt liu vào cun prepreg.
V.2. Lnh Vc ng Dng :
o Sn xut nhng thùng chu áp sut hình tr, hình cu. Làm sn phm dng
ng, các ng dn Oxy, gas và khí khác.
o Làm vng c phn lc, cánh máy bay trc thng, các b phn ca tàu v
tr.
o Nhng thùng cha rt ln t ngm di t (  cha xng, du, mui,
acid, kim, nc v.v…)
o Có th làm nhng cu trúc i xng trc nh nhng sn phm dng lng
tr, hoc nhng c cu phc tp hn nh : c ni T, co ni có thc
cun trên nhng máy c trang b nhit  và  t do thích hp.
o Nhng máy cun hin i c vn hành vi nhit  và  t do cao hn
 to ra nhng lp gia cng chính xác.
o Nhng sn phm ng bng vt liu composite c sn xut theo phng
pháp Filament Winding c thay th tt hn cho ng thép và ng kim lai,