Issuu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HUỲNH THỊ PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU THAY THẾ MỘT PHẦN SỢI THỦY TINH BẰNG SỢI XƠ DỪA TRONG CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học)

NHA TRANG – 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

HUỲNH THỊ PHƯỢNG

NGHIÊN CỨU THAY THẾ MỘT PHẦN SỢI THỦY TINH BẰNG SỢI XƠ DỪA TRONG CHẾ TẠO VẬT LIỆU COMPOSITE

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học)

CBHD: TS. TRẦN QUANG NGỌC

NHA TRANG – 2017

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

iii

LỜI CẢM ƠN



của các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Thực Phẩm đã giúp em có đủ điều

kiện để hoàn thành đề tài của mình.

ẠO

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã giảng dạy, truyền đạt những

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

kiến thức chuyên môn bổ ích và luôn tạo điều kiện học tập cho em trong

suốt quá trình học tập nói chung và luận văn tốt nghiệp nói riêng.

H Ư

Em xin cảm ơn đến Tiến sĩ Trần Quang Ngọc đã tận tình hướng dẫn, hỗ

TR ẦN

trợ, truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Văn Đạt, Thạc sĩ Vũ Văn Du ở

10 00

Viện Nghiên cứu chế tạo Tàu Thủy đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ nguyên liệu, phương tiện nghiên cứu và đã có những ý kiến chỉ dẫn rất quý báu để em

hoàn thành tốt đề tài.

Con xin cảm ơn gia đình đã luôn bên con và nâng đỡ, động viên con

-L

Í-

trong suốt quá trình học tập, tạo mọi điều kiện thuận lợi về vật chất và tinh thần cho con trong suốt quá trình học tập tại trường.

ÁN

Xin cảm ơn những người bạn lớp 55 Công nghệ Hóa học đã luôn động

tập tại trường. Huỳnh Thị Phượng

IỄ N

ÀN

viên và nhiệt tình giúp đỡ tôi vượt qua mọi trở ngại trong cuộc sống và học

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, nhờ sự giúp đỡ tận tình

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN



U Y

.................................................................................................................

.......................................................................................................................

ẠO

.......................................................................................................................

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

.......................................................................................................................

H Ư

....................................................................................................................... .......................................................................................................................

TR ẦN

10 00

.......................................................................................................................

Nha Trang, ngày … tháng 07 năm 2017 Cán bộ hướng dẫn

TS. Trần Quang Ngọc

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

.........................................................................................

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

.......................................................................................................................

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................III

TRANG PHỤ BÌA

MỤC LỤC .................................................................................................................. V

U Y

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... VIII

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ..................................................................... X

ẠO

MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................3

1.1. VẬT LIỆU COMPOSITE .................................................................................3

H Ư

1.1.1. Định nghĩa ................................................................................................. 3 1.1.2. Thành phần của vật liệu composite ............................................................ 3

TR ẦN

1.1.3. Đặc tính chung .......................................................................................... 3 1.1.4. Phân loại ..................................................................................................... 4

10 00

1.2. SỢI TỰ NHIÊN.................................................................................................5 1.2.1. Tổng quan về sợi tự nhiên .......................................................................... 5

1.2.1.1. Cấu trúc vi mô của sợi tự nhiên .......................................................... 5

1.2.1.2. Thành phần hóa học, khả năng kết tinh và tính chất của sợi tự nhiên 6

Í-

1.2.1.3. Hình dạng và kích thước của sợi tự nhiên ........................................... 8

-L

1.2.1.4. Biến đổi hóa học và đặc điểm của sợi tự nhiên ................................... 9

ÁN

1.2.2. Sợi xơ dừa ................................................................................................... 9

1.2.2.1. Tình hình trồng và kinh doanh dừa trên thế giới và trong nước ......... 9

IỄ N

ÀN

1.2.2.2. Quả dừa ............................................................................................. 11

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... IX

1.2.2.3. Sợi xơ dừa ......................................................................................... 12 1.2.2.4. Các phương pháp tách sợi xơ dừa ..................................................... 15

1.3. SỢI THỦY TINH. ...........................................................................................18 1.4. NHỰA POLYESTER KHÔNG NO (UPE) ....................................................20 1.4.1. Giới thiệu .................................................................................................. 20 1.4.2. Phân loại ................................................................................................... 20

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.4.3. Phản ứng đóng rắn .................................................................................... 22 1.4.4. Đặc tính của nhựa polyester không no. .................................................... 22

1.5. CHẤT ĐÓNG RẮN ........................................................................................24

1.4.5. Ưu nhược điểm của nhựa Polyester không no [2]...................................... 23

1.6. CÁC PHỤ GIA ................................................................................................25

1.6.2. Chất xúc tiến ............................................................................................. 25 1.6.3. Chất độn .................................................................................................... 25

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

1.6.4. Các phụ gia khác....................................................................................... 26

1.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG VẬT LIỆU COMPOSITE .....................26

1.7.1. Phương pháp trải lớp bằng tay (hand lay-up) ........................................... 26

H Ư

1.7.2. Phương pháp trải lớp bằng phun bắn (Spray- up) .................................... 28

TR ẦN

1.7.3. Phương pháp túi chân không .................................................................... 28 1.7.4. Phương pháp đúc chuyển nhựa RTM (Resin Transfer Moulding). ....... 29

1.7.5. Phương pháp đúc chuyển nhựa có sự trợ giúp của chân không VARTM

10 00

(Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding). .......................................... 31 1.7.6. Phương pháp ép đùn (injection modeling) ............................................... 31

1.7.7. Phương pháp kéo định hình ...................................................................... 32

1.7.8. Phương pháp tạo sản phẩm bằng cách đan sợi ......................................... 33

-L

Í-

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................................34

ÁN

NGHIÊN CỨU ..........................................................................................................34

2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .........................................................................34

IỄ N

ÀN

2.2. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, NGUYÊN VẬT LIỆU ...............................................34

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

1.6.1. Chất róc khuôn.......................................................................................... 25

2.2.1. Thiết bị...................................................................................................... 34 2.2.2. Dụng cụ..................................................................................................... 34 2.2.3. Nguyên vật liệu – Hóa chất ...................................................................... 34

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................38 2.3.1. Xử lý và phân tích sợi xơ dừa .................................................................. 36 2.3.1.1. Xử lý sợi xơ dừa với NaOH ............................................................. 36

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

vii

2.3.1.2. Phân tích hàm lượng cellulose trong sợi, đo độ ẩm sợi .................... 36 2.3.2. Quy trình gia công mẫu bằng phương pháp đúc chuyển nhựa có sự trợ giúp

2.3.1.3. Xác định hàm lượng tro trong sợi xơ dừa ......................................... 36

chân không VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding) ........ 36

2.3.3. Kiểm tra cơ tính composite....................................................................... 40

2.3.3.2. Thí nghiệm uốn ................................................................................. 43 2.3.4. Xử lý số liệu ............................................................................................. 45

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................46

3.1. PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG CELLULOSE, HÀM LƯỢNG TRO, ĐỘ ẨM

CỦA SỢI XƠ DỪA ...............................................................................................46

H Ư

3.1.1. Hàm lượng cellulose ................................................................................ 46

TR ẦN

3.1.2. Hàm lượng tro .......................................................................................... 46 3.1.3. Độ ẩm của sợi xơ dừa.............................................................................. 47

3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA TỈ LỆ SỢI XƠ DỪA LÊN CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU

10 00

COMPOSITE CỐT SỢI THỦY TINH ..................................................................47 3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT ĐỘN LÊN CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU

COMPOSITE .........................................................................................................50

3.4. TÍNH KINH TẾ - GIÁ THÀNH SẢN PHẨM ................................................52

-L

Í-

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................54

ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

IỄ N

ÀN

PHỤ LỤC

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

2.3.3.1. Thí nghiệm kéo.................................................................................. 41

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

viii

Unsaturated Polyester

APCC

Asian and Pacific Coconut Community

ASTM

American Standard Test Methods

FRP

Fibeglass Reinfored Plastic

Ultraviolet

Antioxidants

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

BGTVT

Bộ giao thông vận tải

STT

Sợi thủy tinh

SXD

Sợi xơ dừa

Ơ H N

U Y .Q TP

ẠO Đ

G N

H Ư

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

B 10 00 A Ó H Í-L ÁN

IỄ N

ÀN

UPE

TR ẦN

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại sợi tự nhiên .......................................... 7

Bảng 1.2. Tính chất vật lý của một số loại sợi tự nhiên ................................................ 8

U Y

Bảng 1.3. Năm quốc gia dẫn đầu sản lượng dừa, năm 2012 .......................................... 9

Bảng 1.5. Diện tích và sản lượng dừa của Việt Nam năm 2012, theo từng tỉnh. ......... 11

ẠO

Bảng 1.6. Tỉ lệ khối lượng trung bình của các thành phần trong một quả dừa ........... 12

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng 1.7. Sản lượng chỉ xơ dừa của một số nước, 2014 .............................................. 13

Bảng 1.8. Thành phần hóa học của sợi xơ dừa ............................................................. 14

H Ư

Bảng 1.9. Cơ tính của một số sợi tự nhiên so với các sợi gia cường thông thường ..... 15 Bảng 1.10. Thành phần hóa học của các loại thủy tinh ................................................ 19

TR ẦN

Bảng 1.11. Tính chất cơ lý của các loại sợi thủy tinh ................................................... 19 Bảng 1.12. Các đặc tính cơ bản của nhựa polyester không no ..................................... 23

Bảng 1.13. Các chất đóng rắn thông dụng .................................................................... 24

10 00

Bảng 2.1. Tỉ lệ phối trộn các thành phần trong mẫu composite. .................................. 37

Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật khi gia công .............................................................. 40

Bảng 2.3. Bảng tóm tắt thông số thí nghiệm kéo theo QCVN 56-2013/BGTVT. ....... 43

Í-

Bảng 2.4. Bảng tóm tắt thông số thí nghiệm uốn theo QCVN 56-2013/BGTVT. ....... 45

-L

Bảng 3.1. Hàm lượng tro trong sợi xơ dừa đã xử lý. .................................................... 46

ÁN

Bảng 3.2. Độ ẩm của sợi xơ dừa. ................................................................................ 47

Bảng 3.3. Module đàn hồi và ứng suất của composite theo phần trăm sợi xơ dừa. ..... 48

ÀN

Bảng 3.4. Bảng so sánh giá trị cơ tính của vật liệu. ...................................................... 49

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

Bảng 1.4. Diện tích và năng suất dừa một số nước, năm 2011 .................................... 10

IỄ N

Bảng 3.5. Bảng giá trị của vật liệu và QCVN 56-2013/BGTVT. ................................. 50

Bảng 3.6. Module đàn hồi và ứng suất của composite theo phần trăm chất độn. ........ 51 Bảng 3.7. Bảng phân tích khối lượng các thành phần trong mẫu composite. .............. 52 Bảng 3.8. Chi phí nguyên liệu cho các mẫu composite. ............................................... 53

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Cấu trúc của sợi tự nhiên ................................................................................ 5

Hình 1.2. Cấu tạo của quả dừa. ..................................................................................... 12

Hình 1.3. Sợi xơ dừa. .................................................................................................... 13

Hình 1.5. Quy trình sản xuất sợi thẳng bằng máy ........................................................ 16 Hình 1.6. Thiết bị tách sợi xơ dừa thẳng ...................................................................... 17

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Hình 1.7. Quy trình tách sợi rối bằng máy hiện nay. ................................................... 17

Hình 1.8. Thiết bị tách sợi xơ dừa rối ........................................................................... 17

Hình 1.9. Vải thủy tinh dạng woven rowing ................................................................ 20

H Ư

Hình 1.10. Sợi thủy tinh dạng Mat. .............................................................................. 20

TR ẦN

Hình 1.11. Sơ đồ phản ứng khâu mạch. ....................................................................... 22 Hình 1.12. Quy trình sản xuất composite bằng phương trải lớp bằng tay .................... 27

Hình 1.13. Quy trình sản xuất composite bằng phương pháp phun nhựa. ................... 28

10 00

Hình 1.14. Thành phần cơ bản của phương pháp túi chân không. ............................... 29 Hình 1.15. Sơ đồ nguyên lý RTM. ............................................................................... 30

Hình 1.16. Sơ đồ nguyên lý đúc chuyển nhựa nhờ chân không. .................................. 31

Í-

Hình 1.17. Sơ đồ nguyên lý quá trình ép đùn. ........................................................... 32

-L

Hình 1.18. Sơ đồ nguyên lý phương pháp kéo định hình ............................................. 33

ÁN

Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý phương pháp đan sợi ....................................................... 33

Hình 2.1. Sợi xơ dừa………………………………………………………………….34 Hình 2.2. Sợi Mat …………………………………………………………………….34

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Hình 1.4. Quy trình tách chỉ xơ dừa thủ công cổ truyền. ............................................. 16

IỄ N

ÀN

Hình 2.3. Nhựa Polyester.............................................................................................. 34 Hình 2.4. Quy trình tiến hành thực nghiệm. ................................................................ 38

Hình 2.5. Các bước chế tạo vật liệu composite theo công nghệ VARTM ................... 37 Hình 2.6. Trải các sợi gia cường................................................................................... 38 Hình 2.7. Trải lớp vải chống dính….............................................................................38 Hình 2.8. Trải lớp lưới dẫn nhựa .................................................................................. 38

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Hình 2.9. Thử kín hơi………………………………………………………………...39 Hình 2.10. Sản phẩm composite. .................................................................................. 40

Hình 2.11. Thiết bị thử máy kiểm nghiệm cơ tính vạn năng HOUNSFIELD Model

H50KS. .......................................................................................................................... 40

Hình 2.12. Kích thước mẫu chuẩn (a) và mẫu thực tế (b) cho thí nghiệm kéo. ........... 41

Hình 2.14. Kích thước mẫu cho thí nghiệm uốn. ......................................................... 43 Hình 2.15. Mẫu uốn trước và sau khi thử. .................................................................... 43

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Đồ thị 3.1. Module đàn hồi của composite theo phần trăm của sợi xơ dừa. ................ 48

Đồ thị 3.2. Ứng suất của vật liệu composite theo phần trăm của sợi xơ dừa. .............. 49

Đồ thị 3.3. Ứng suất (A) và module đàn hồi uốn (B) theo phần trăm chất độn TALC 51

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

Đồ thị 3.4. Ứng suất (C) và module đàn hồi kéo (D) theo phần trăm chất độn TALC 51

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Hình 2.13. Mẫu kéo trước và sau khi thử. .................................................................... 42

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

MỞ ĐẦU Từ những năm 50 của thế kỷ XX, gắn liền với sự phát triển của ngành công

nghiệp tên lửa ở Mỹ là sự hình thành của một ngành khoa học mới - khoa học về vật

1. Tính cấp thiết của đề tài

U Y

liệu composite. Ngay từ khi mới ra đời, composite đã chứng minh được khả năng

composite ngày càng nhiều. Đến nay, composite đã có mặt trong hầu hết mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như công nghiệp dân dụng, y tế, thể thao, giao thông

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

vận tải, xây dựng, công nghiệp nặng (chế tạo máy, điện lực, hóa chất…) và đặc biệt

là trong ngành hàng không vũ trụ. Sở dĩ composite được ứng dụng rộng rãi là vì

chúng rất bền và nhẹ. Rất nhiều đòi hỏi khắt khe của kỹ thuật và công nghệ hiện đại

H Ư

chỉ có composite mới đáp ứng nổi. Vì thế, ngành khoa học công nghệ vật liệu mới

TR ẦN

là một trong những mũi nhọn then chốt của sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Nhiều nhà khoa học cho rằng vật liệu composite chính là vật liệu của tương lai.

Trong số những loại vật liệu được sử dụng làm nền cho composite thì nhựa

10 00

(nhiệt rắn và nhiệt dẻo) thường được sử dụng hơn cả. Composite nền nhựa có những tính năng vượt trội như tỉ trọng thấp, module cao, độ bền cao, chống mài mòn tốt…

Ngoài ra, nó còn có ưu điểm nổi trội là giá thành thường thấp hơn so với các sản

Í-

phẩm nhựa cùng loại. Tuy nhiên, một khuyết điểm rất lớn của loại sản phẩm này là

-L

khó phân hủy và tái chế. Nguyên nhân là do vật liệu gia cường thường được sử dụng

ÁN

là các loại vật liệu tổng hợp như sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi aramide,… Thêm vào

đó, việc sử dụng sợi tổng hợp gây nhiều tác động có hại cho sức khoẻ người lao động (ví dụ như sợi thủy tinh gây ngứa, có hại cho phổi khi hít phải). Do đó, việc

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

vượt trội của mình nên những nghiên cứu và ứng dụng liên quan đến vật liệu

IỄ N

ÀN

sử dụng sợi tự nhiên làm vật liệu gia cường cho composite càng được tập trung nghiên cứu vì đây là loại sợi không gây hại cho sức khỏe người lao động, thân thiện với môi trường và có thể bị phân hủy bởi vi sinh vật. Có rất nhiều loại sợi tự nhiên được sử dụng làm vật liệu gia cường cho

composite như: đay (jute), lanh (flax), gai dầu (hemp), bã mía (bagasse), lục bình (water hyacyth), lá cây si-dan (sisal), sợi xơ dừa (coir/coconut), bông vải (cotton)…

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Trong các loại sợi kể trên, sợi xơ dừa đang thu hút được sự tập trung nghiên nguồn nguyên liệu. Ở Việt Nam, dừa là một loại cây rất quen thuộc với người dân

và được trồng với diện tích khá lớn (ví dụ như ở tỉnh Bến Tre). Việc sử dụng phế

cứu của các nhà khoa học cả trong lẫn ngoài nước bởi sự dồi dào và phổ biến của

Các kỹ thuật gia công vật liệu composite được quan tâm nghiên cứu vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm và chất lượng, an toàn lao động và thân thiện đến môi

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

trường. Việc gia công khuôn hở đang dần được thay thế bằng gia công khuôn kín vì

chúng hạn chế ô nhiễm môi trường và tiết kiệm được nguyên vật liệu. Chính vì thế,

vấn đề đặt ra trong xu thế hiện nay là sử dụng những loại vật liệu mang tính thân thiện

H Ư

với môi trường và các phương pháp gia công đảm bảo an toàn cho người lao động.

TR ẦN

Do vậy, tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu thay thế một phần sợi thủy tinh bằng sợi xơ dừa trong chế tạo vật liệu composite”.

2. Mục đích của đề tài

10 00

Đề tài này được tiến hành với mục đích sử dụng sợi xơ dừa thay thế một phần sợi thủy tinh trong vật liệu composite, từ đó xác định tỉ lệ sợi xơ dừa phù hợp để sản

phẩm vẫn có tính năng cơ lý đạt yêu cầu. Ngoài ra, đề tài đóng góp và nghiên cứu

Í-

phát triển về vật liệu composite sợi tự nhiên.

-L

3. Đối tượng nghiên cứu

ÁN

Vật liệu composite từ sợi tự nhiên: vật liệu nền là nhựa Polyester không no và

vật liệu cốt là sợi thủy tinh dạng Mat và sợi xơ dừa.

IỄ N

ÀN

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

làm tăng giá trị cho cây dừa, tăng nguồn thu nhập cho người nông dân.

U Y

phẩm vỏ dừa để sản xuất sợi dùng làm vật liệu gia cường cho composite góp phần

Đề tài được nghiên cứu và đưa ra quy trình chế tạo vật liệu composite từ sợi

xơ dừa, sợi thủy tinh và nhựa polyester bằng phương pháp đúc chuyển nhựa có sự trợ giúp chân không. Về thực tiễn, đã tận dụng được nguồn xơ dừa để sản xuất vật liệu mới góp phần nâng cao giá trị và đa dạng hóa sản phẩm. Ngoài ra, tăng thu nhập cho người nông dân trồng dừa.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. VẬT LIỆU COMPOSITE

1.1.1. Định nghĩa

U Y

Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp từ hai hay nhiều loại vật liệu khác nhau.

phần riêng lẽ [4]. 1.1.2. Thành phần của vật liệu composite

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Vật liệu composite gồm có hai thành phần chính [2-4]:

Thứ nhất: thành phần cốt (các sợi, hạt,…) giúp cho vật liệu nền tăng độ cứng,

độ bền, khả năng chịu va đập và chịu mỏi, cải thiện tính dẫn nhiệt, chịu nhiệt, khả

H Ư

năng chống mài mòn. Trong composite, hàm lượng của vật liệu cốt thường chiếm

TR ẦN

khoảng 30-50%. Một số thành phần cốt thông dụng:

- Sợi khoáng: sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi gốm

10 00

- Kim loại: Ag, Cu,…

- Sợi tự nhiên: sợi đay, sợi gai, sợi dứa, sơ dừa,... Thứ hai: thành phần nền có vai trò đảm bảo cho những thành phần composite

liên kết hài hòa với nhau, đảm bảo tính liền khối của vật liệu, tạo ra kết cấu composite.

Í-

Thành phần nền cũng chịu một phần lớn khả năng chịu nhiệt, chịu ăn mòn của vật

-L

liệu. Ngoài ra, thành phần nền cũng là cơ sở để xác định phương pháp gia công sản

ÁN

phẩm [2][4]. Có ba loại nền:

IỄ N

ÀN

- Nền polymer: nhựa nhiệt rắn (nhựa polyester, nhựa phenol, nhựa epoxy,…), nhựa nhiệt dẻo (Polyvinyl clorua, nhựa polyetylen, nhựa polyamit,...)

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

Vật liệu mới tạo thành có tính chất ưu việt hơn nhiều so với từng loại vật liệu thành

- Nền carbon: carbon nanotube, graphene,… - Nền kim loại: nhôm, niken, đồng,… Ngoài hai thành phần cơ bản trên thì trong vật liệu composite còn có các phụ

gia khác như: chất đóng rắn, chất xúc tiến, chất tạo màu, chất độn,... 1.1.3. Đặc tính chung Vật liệu composite có nhiều tính năng tốt là nhẹ, bền, cơ tính cao, chịu nhiệt,

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

chịu hóa chất, giá thành phù hợp nên được sử dụng rộng rãi.

Cơ tính của các vật liệu thành phần. Các vật liệu thành phần có cơ tính tốt

Cơ tính của vật liệu composite phụ thuộc vào những đặc tính sau [4]:

thì vật liệu composite cũng có cơ tính tốt và tốt hơn tính chất của từng vật liệu

thành phần. Tỉ lệ giữa các vật liệu thành phần.

Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần. Vật liệu cốt và nền phải có

liên kết chặt chẽ với nhau mới có khả năng tăng cường và bổ sung tính chất cho nhau. Luật phân bố của vật liệu cốt trong vật liệu composite (ngẫu nhiên hay có

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

vật liệu cốt…).

định hướng; phân bố đồng đều hay không đồng đều; hình thái kiến trúc của tổ hợp Hình dạng và kích thước của vật liệu cốt.

Kỹ thuật gia công (phương pháp, nhiệt độ, áp suất…).

TR ẦN

H Ư

1.1.4. Phân loại

Có 2 cách phân loại vật liệu composite: theo hình dạng của vật liệu cốt và theo

10 00

bản chất của các vật liệu thành phần [3] [21].  Phân loại theo hình dạng của vật liệu cốt:

Vật liệu composite cốt sợi: gồm có sợi liên tục và sợi gián đoạn.

Vật liệu composite cốt hạt.

-L

Í-

 Phân loại theo bản chất vật liệu thành phần:

ÁN

- Composite nền hữu cơ (nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt dạng như: sợi hữu cơ

(polyamit, kevlar,...), sợi khoáng (sợi thủy tinh, sợi cacbon,...), sợi kim loại (Bo,

IỄ N

ÀN

Al,...).

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Composite nền khoáng (gốm) với vật liệu cốt dạng: sợi kim loại (Bo, thép,...),

hạt kim loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua, gốm Nitơ...). - Composite nền kim loại (hợp kim titan, hợp kim nhôm...) cùng với độn dạng

hạt: sợi kim loại (Bo,...), sợi khoáng (cacbon, thủy tinh,...).

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.2. SỢI TỰ NHIÊN 1.2.1.1. Cấu trúc vi mô của sợi tự nhiên

Sợi tự nhiên có thể được xem như composite của vi sợi cellulose được gắn kết

1.2.1. Tổng quan về sợi tự nhiên

với nhau bởi nền lignin và hemicellulose. Thành tế bào của sợi là lớp màng không

(là lớp đầu tiên hình thành trong suốt quá trình phát triển của tế bào) bao quanh lớp thứ cấp. Lớp thứ cấp được tạo thành bởi 3 lớp và lớp trung gian dày xác định cơ

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

tính của sợi. Lớp trung gian gồm một chuỗi những vi sợi cellulose xoắn hình thành

từ những phân tử cellulose mạch dài. Góc giữa trục chính của sợi và vi sợi được gọi

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

là góc vi sợi. Giá trị của góc vi sợi thay đổi theo các sợi khác nhau [13].

Hình 1.1. Cấu trúc của sợi tự nhiên [13] Đường kính thông thường của vi sợi thay đổi từ 10-30 nm và được tạo nên từ

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

đồng nhất (xem hình 1.1). Mỗi sợi có cấu trúc lớp phức tạp gồm một lớp sơ cấp mỏng

IỄ N

ÀN

30-100 phân tử cellulose, tạo nên độ bền cơ học cho sợi. Pha nền vô định hình trong thành tế bào rất phức tạp gồm hemicellulose, lignin và pectin. Phân tử hemicellulose liên kết hydro với phân tử cellulose, làm nền liên kết giữa những vi sợi cellulose, hình thành nên mạng cellulose-hemicellulose là cấu trúc chính của tế bào sợi. Mạng các phân tử lignin không phân cực tác động đến tính chất của mạng khác. Nó có vai trò như một chất trợ tương hợp và tăng độ cứng của composite cellulose/hemicellulose [13,15].

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.2.1.2. Thành phần hóa học, khả năng kết tinh và tính chất của sợi tự nhiên lignin, pectin và sáp. Thành phần hóa học của sợi tự nhiên thay đổi phụ thuộc vào

loại sợi. Tính chất của mỗi thành phần góp phần tạo nên tính chất chung của sợi [13].

Thành phần chính của sợi tự nhiên là cellulose (α-cellulose), hemicellulose,

Cellulose là một polymer tự nhiên gồm những mắc xích cơ sở D-anhydro

glucosidic tại vị trí C1 và C4. Mỗi mắc xích cơ sở của cellulose chứa 3 nhóm hydroxyl. Những nhóm hydroxyl này và khả năng hình thành liên kết hydro của chúng giữ vai

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

trò chủ yếu trong việc hình thành tinh thể và chi phối đến tính chất vật lý của

cellulose. Cellulose bền với kiềm mạnh (17,5% khối lượng) nhưng dễ dàng bị thủy

phân bởi acid thành đường tan được trong nước. Cellulose tương đối bền với các tác

H Ư

nhân oxy hóa. Công thức hóa học của cellulose là (C6H10O5)n. Chính những nhóm

TR ẦN

-OH có trong cellulose làm cho sợi phân cực và hút ẩm [12-15]. Hemicellulose bao gồm một nhóm các polysaccharide được hình thành bởi sự

kết hợp của các nhóm đường có vòng 5-6 carbon. Hemicellulose khác với cellulose

10 00

ở 3 khía cạnh. Đầu tiên, nó chứa nhiều nhóm đường khác nhau, trái lại cellulose chỉ chứa những đơn vị 1,4-β-D-glucopyranose. Thứ hai, hemicellulose chứa nhiều nhánh

đối xứng trên chuỗi làm tăng tính chất không kết tinh, trái lại cellulose là polymer

Í-

mạch thẳng. Thứ ba, độ trùng hợp của hemicellulose khoảng 50-300, trong khi độ

-L

trùng hợp của cellulose cao hơn 10-100 lần so với hemicellulose. Hemicellulose rất

ÁN

ưa nước, tan trong kiềm và dễ bị thủy phân trong các acid. Hemicellulose là nguyên

nhân gây thoái hóa sinh học, hút ẩm và thoái hóa do nhiệt của sợi [13,15].

ÀN

Lignin là một polymer hydrocarbon phức tạp gồm cả hợp chất thơm và hợp

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

glucose (C6H11O5) có độ trùng hợp khoảng 10000 được ghép lại bởi liên kết β-1,4-

IỄ N

chất béo. Nhìn chung, chúng không tan trong hầu hết các dung môi và không thể bị phân tách thành các monomer. Lignin có bản chất vô định hình và kỵ nước. Nó là hợp chất tạo ra độ cứng cho sợi thực vật. Trong lignin có sự hiện diện của các nhóm hydroxyl, methoxy và carbonyl. Lignin có chứa 5 nhóm hydroxyl và 5 nhóm methoxy trên một đơn vị cấu trúc. Người ta cho rằng đơn vị cấu trúc của lignin là 4- hydroxy3-methoxy phenyl propane. Lignin được xem như là một polymer nhiệt dẻo có nhiệt

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

độ thủy tinh hóa khoảng 90oC và nhiệt độ nóng chảy khoảng 170oC [13,14]. Nó không phenol. Lignin tuy ổn định nhiệt nhưng là nguyên nhân gây thoái hóa do tia cực tím

(tia UV).

bị thủy phân bởi acid nhưng tan trong kiềm, dễ dàng bị oxy hóa và ngưng tụ với

Pectin là tên chung cho các heteropolysaccaride. Chúng tạo nên độ bền uốn cho

Sáp là thành phần cuối cùng của sợi và nó bao gồm nhiều loại rượu khác nhau.

ẠO

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của một số loại sợi tự nhiên [12] Sợi Cellulose Hemicellulose Lignin Wax

25.3 21 – 31 5 40 – 45 – 2.2 10 12 – 13 29

TR ẦN

H Ư

16.8 30 19 0.15 – 0.25 5.7 18.6 – 20.6 15 14 – 20 –

55.2 26 – 43 63– 64 32 – 43 85 – 90 71 68 61 – 71 65

– – – – 0.6 1.5 0.8 0.5 –

Bã mía Tre Chuối Xơ dừa Cotton Lanh Gai dầu Đay Cọ dầu

10 00

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

(% khối lượng) (% khối lượng) (% khối lượng) (% khối lượng)

Cấu trúc, góc của vi sợi, kích thước tế bào, khuyết tật và thành phần hóa học

Í-

của sợi là những thông số quan trọng xác định tính chất của sợi. Nhìn chung, độ bền

-L

kéo và module Young của sợi tăng khi tăng hàm lượng cellulose. Góc vi sợi xác định

ÁN

độ cứng của sợi. Sợi thực vật dễ uốn hơn nếu vi sợi có hướng xoắn theo trục sợi. Nếu

vi sợi được định hướng song song với trục sợi, sợi sẽ cứng, khó uốn và có độ bền kéo

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

thực vật.

IỄ N

ÀN

cao. Bảng 1.2 giới thiệu những tính chất vật lý quan trọng của sợi tự nhiên. Sự không đồng đều về kích thước và cơ tính của sợi tự nhiên (ngay cả giữa

những cây khác nhau trong cùng mùa vụ) là những khó khăn khác khi sử dụng sợi tự nhiên cho composite. Tuy nhiên, những thuận lợi mà sợi tự nhiên mang lại nhiều hơn là bất lợi và hầu hết những khuyết điểm này có thể khắc phục được bằng việc xử lý hóa học. Tóm lại, tỉ lệ các thành phần trong sợi thay đổi theo các loại sợi khác nhau. Cơ

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

tính của sợi tự nhiên phần lớn liên hệ với lượng cellulose, gắn liền với chỉ số kết sợi phụ thuộc vào nguồn gốc của nguyên liệu và do liên kết hydro giữa những chuỗi

cellulose. Những sợi có chỉ số kết tinh cao hay nói cách khác là hàm lượng cellulose

tinh của sợi và góc của sợi cơ bản đối với trục chính của sợi. Khả năng kết tinh của

cao sẽ có cơ tính cao hơn. Do đó, tính chất sợi có thể thay đổi nếu có bất cứ sự thay

phần kết dính được loại bỏ sẽ làm cho sự sắp xếp của cellulose tốt hơn, làm tăng chỉ số kết tinh dẫn đến tính chất sợi sẽ tốt hơn. Ngoài ra, cơ tính kéo của sợi cũng có

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

thể được tăng lên nếu có thể sắp xếp sợi song song với hướng của lực tác dụng [13].

Sợi

(GPa)

290 140 – 230 500 175 287 – 597 345 –1035 690 393 – 773 248

17 11 – 17 12 4–6 5.5 – 12.6 27.6 70 26.5 3.2

TR ẦN B

10 00

H Í-

phá hủy (%)

H Ư

(MPa)

– – 5.9 30 7–8 2.7 – 3.2 1.6 1.5 – 1.8 25

(g/cm3) 1.25 0.6 – 1.1 1.35 1.2 1.5 – 1.6 1.5 1.48 1.3 0.7 – 1.55

-L

Bã mía Tre Chuối Xơ dừa Cotton Lanh Gai dầu Đay Cọ dầu

Bảng 1.2. Tính chất vật lý của một số loại sợi tự nhiên [13] Độ bền kéo Module Young Độ giãn dài Khối lượng riêng

ÁN

1.2.1.3. Hình dạng và kích thước của sợi tự nhiên

Sợi tự nhiên có nhiều khuyết tật do xoắn trong quá trình sắp xếp của những

ÀN

chuỗi cellulose. Những khuyết tật này thấy rõ qua những gấp khúc trên bề mặt sợi

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

đổi nào về thành phần tạo nên sợi và góc của sợi cơ bản. Ví dụ như nếu những thành

IỄ N

và làm cho sợi đứt dễ dàng hơn. Không giống như những sợi tổng hợp có đường

kính gần như không đổi, đường kính của sợi tự nhiên thay đổi trong một khoảng lớn. Một thông số quan trọng nữa là tỉ số hình dạng sợi (chiều dài/đường kính), nó ảnh hưởng đến cơ tính composite. Tỉ số hình dạng sợi bị thay đổi ở mức độ cao do mài mòn trong suốt quá trình gia công. Một vài phương pháp xử lý hóa học (ví dụ như xử lý kiềm) làm giảm đường kính sợi nhờ loại bỏ những chất kết dính dẫn đến

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

việc tăng tỉ số hình dạng sợi. Cũng cần lưu ý rằng sợi tự nhiên trương phồng trong môi trường phân cực như nước, dimethylformamide, dimethylsulfoxyde … dẫn đến

kích thước sợi thay đổi [13].

1.2.1.4. Biến đổi hóa học và đặc điểm của sợi tự nhiên

Sợi tự nhiên dễ biến đổi hóa học do sự hiện diện của nhóm hydroxyl. Nhóm

tính bề mặt như là sự thấm ướt, sự bám dính, sức căng bề mặt hoặc trạng thái rỗ của bề mặt có thể cải thiện sự biến đổi hóa học trên. Sự không đồng đều của bề mặt sợi

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên liên kết cơ học ở bề mặt phân chia. Tính

chất của liên diện có thể được cải thiện bằng cách xử lý các thành phần một cách

phù hợp, làm tăng quá trình biến đổi sự tương tác vật lý và hóa học ở bề mặt [7,13].

H Ư

1.2.2. Sợi xơ dừa

TR ẦN

1.2.2.1. Tình hình trồng và kinh doanh dừa trên thế giới và trong nước  Trên thế giới

Cây dừa được trồng phổ biến ở vùng nhiệt đới, dọc bờ biển và các đảo trên 90

10 00

quốc gia, với hơn 11 triệu ha; tập trung nhiều nhất ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương. Mười quốc gia có diện tích trồng dừa lớn trên thế giới là Indonesia,

Philippines, Ấn Độ, Sri Lanka, Brazil, Thái Lan, Papua New Guinea, Malaysia, Việt

Nam và Vanuatu [20]. Ba quốc gia hàng đầu là Indonesia, Philippines, Ấn Độ có diện

-L

Í-

tích trồng hơn 1 triệu ha, chiếm trên 80% sản lượng dừa thế giới (Bảng 1.3).

ÁN

Bảng 1.3. Năm quốc gia dẫn đầu sản lượng dừa, năm 2012 Quốc gia Sản lượng (1.000 tấn) Tỷ lệ % sản lượng thế giới

STT

Indonesia

18.000

30,0

Philippines

15.862

26,4

Ấn Độ

10.560

17,0

Brazil

2.888

4,8

Sri Lanka

2.000

3,3

IỄ N

ÀN

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

hydroxyl liên quan đến sự hình thành liên kết hydro trong phân tử cellulose. Các đặc

(Nguồn: FAOSTAT) Hai nước có diện tích lớn là Indonesia và Philippines lại có năng suất dừa khá thấp, trong khi các nước khác như Ấn Độ, Sri Lanka, và Việt Nam có năng suất dừa

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

cao hơn nhiều (Bảng 1.4).

3.800.000

4.000

Philippines

3.560.000

3.719

Ấn Độ

1.900.000

7.748

Sri Lanka

395.000

Indonesia

7.364

Thái Lan

247.000

4.800

Việt Nam

144.800

8.294

H Ư

(Nguồn: Chương trình Phát triển ngành dừa Bến Tre đến năm 2020 (Ban hành kèm theo Quyết định số 2300/QĐ-UBND của UBND tỉnh Bến Tre),

TR ẦN

Asian and Pacific Coconut Community - APCC)  Trong nước

Điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng Việt Nam phù hợp cho cây dừa sinh trưởng,

10 00

nhất là đồng bằng Sông Cửu Long và khu vực Duyên hải miền Trung, hiện có khoảng

150.000 ha đất trồng dừa, tập trung chủ yếu ở Bến Tre, Trà Vinh, Kiên Giang, Cà

Mau, Vĩnh Long, Bình Định,… Trong đó, Bến Tre và Trà Vinh phát triển mạnh [20].

Í-

Tỉnh Bến Tre là địa phương có diện tích trồng dừa lớn nhất nước, được mệnh

-L

danh là “xứ dừa”. Diện tích trồng dừa ở Bến Tre khoảng 58440 ha (năm 2012). Đất

ÁN

trồng dừa ở Bến Tre chiếm 35% diện tích dừa cả nước và chiếm 43,6% diện tích dừa

ĐBSCL, phân bố chủ yếu ở vùng nước lợ và một số ít ở vùng nước ngọt [20].

ÀN

Các phế phẩm từ dừa đã và đang được tận dụng trong nhiều lĩnh vực. Đây là

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

ẠO

U Y

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng 1.4. Diện tích và năng suất dừa một số nước, năm 2011 Diện tích (ha) Năng suất (trái/ha/năm) STT Quốc gia

phẩm composite sẽ nâng cao giá trị sợi xơ dừa, tăng nguồn thu nhập cho người nông dân.

IỄ N

nguồn nguyên liệu phổ biến, rẻ tiền nên nếu được ứng dụng vào sản xuất các sản

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Trà Vinh

16.300

10,38

169,400

Tiền Giang

10.823

6,89

130,400

Kiên Giang

8.110

5,17

61,636

Bạc Liêu

6.220

3,95

Cà Mau

11.900

7,58

90,440

Tây Ninh

1.570

1,00

Bình Định

10.520

6,70

42,100

Phú Yên

1.700

1,08

6,800

10.

Khánh Hòa

1.640

1,04

6,600

11.

Các tỉnh khác

29.797

18,89

190,900

Tổng

157.000

100

1.226,328

11,932

10 00

(Nguồn: Theo Niên giám Thống kê của Hiệp hội Dừa Châu Á -

1.2.2.2. Quả dừa

Thái Bình Dương (APCC), 2014)

Í-

 Cấu tạo quả dừa

-L

Ở đồng bằng sông Cửu Long, giống dừa ta xanh được trồng phổ biến để lấy

ÁN

cơm dừa. Dừa sau khi trồng 5-7 năm mới ra quả. Quả dừa từ khi hình thành đến già

chín phải mất từ 11 đến 13 tháng. Quả dừa thường có dạng trứng, hình dạng chính

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

ẠO

47,120

H Ư

TR ẦN

469,000

37,22

58.440

Bến Tre

U Y

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Bảng 1.5. Diện tích và sản lượng dừa của Việt Nam năm 2012, theo từng tỉnh. Tỉnh Diện tích % Sản lượng TT (ha) (triệu quả)

IỄ N

ÀN

xác của nó tùy thuộc vào giống dừa. Về mặt thực vật học, dừa là quả hạch có xơ (không phải là loại quả hạt thực

thụ). Vỏ ngoài của quả dừa thường cứng, nhẵn, nổi rõ 3 gờ; lớp vỏ quả giữa là các sợi xơ gọi là xơ dừa và bên trong nó là lớp vỏ quả trong (hay gáo dừa hoặc sọ dừa). Lớp vỏ quả trong hóa gỗ, khá cứng, có ba lỗ mầm (gọi là các mắt dừa). Thường hai trong ba lỗ hay “mắt” đó nhỏ hơn và cứng, lỗ thứ ba mềm. Mầm hay phôi nằm ngay dưới mắt mềm đó. Khi quả nảy mầm, mầm lách qua lỗ đó để mọc ra ngoài [12].

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Hình 1.2. Cấu tạo của quả dừa.

Khối lượng tương đối của các thành phần trong quả dừa không cố định, trị số

H Ư

trung bình thể hiện ở bảng 1.6.

TR ẦN

Bảng 1.6. Tỉ lệ khối lượng trung bình của các thành phần trong một quả dừa [12] Tỉ lệ khối lượng so

Gáo

Cơm

Nước

28 dừa

 Ứng dụng của dừa.

10 00

với quả (%)

Vỏ

Tại nhiều nước trên thế giới, cây dừa được gọi là “cây của cuộc sống” do tính

hữu dụng của hầu hết các bộ phận trên cây dừa để làm ra các sản phẩm có giá trị phục

Í-

vụ cho đời sống người dân và cho nền kinh tế của quốc gia.

-L

Trước hết, cây dừa là nguồn cung cấp thực phẩm, nước uống và vật liệu xây

ÁN

dựng nhà cửa cho người dân địa phương. Bên cạnh đó phải kể đến cơm dừa, dầu dừa,

gáo dừa và những sản phẩm khác là nguồn nguyên liệu chính cho ngành công nghiệp

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

ÀN

xà phòng, sản xuất than hoạt tính và xuất khẩu. Người ta ước tính có đến hơn 100 sản

IỄ N

phẩm được làm trực tiếp hay gián tiếp từ dừa.

1.2.2.3. Sợi xơ dừa  Giới thiệu chung Xơ dừa là thớ vỏ quả giữa nằm ở giữa lớp vỏ ngoài dai hay tầng cutin ngoài và gáo cứng bao bọc lớp phôi nhũ có trọng lượng khoảng chừng 35% trọng lượng của cả quả dừa già.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Hình 1.3. Sợi xơ dừa.

ẠO

Vỏ dừa khô được tận dụng để sản xuất xơ dừa và các sản phẩm từ xơ dừa

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

nhằm mục đích thương mại đã và đang được phát triển tại các quốc gia trồng dừa.

H Ư

triển mạnh.

Xơ dừa được ngâm vào nước, rửa sạch, phơi khô để làm dây thừng, thảm nhà,

TR ẦN

nệm. Cứ 1000 vỏ xơ dừa cung cấp được 80-90 kg sợi xơ dừa. Vườn An Hóa (Bến Tre) đã có tiểu công nghiệp se dây thừng từ lâu. Người nông dân sau khi thu hoạch

dừa sẽ chuẩn bị ngâm và lấy sợi. Tại những vùng có ít lao động, người ta sẽ sử

10 00

dụng máy móc nhiều để thay thế cho con người.

Bảng 1.7. Sản lượng chỉ xơ dừa của một số nước, 2014. Quốc gia

Sản lượng (tấn)

Indonesia

31.108

Ấn Độ

86.716

Sri LanKa

86.134

Malaysia

28500

Bangladesh

11420

Ó H Í-L ÁN TO ÀN Đ

IỄ N D

Tại Ấn độ và Sri Lanka, ngành sản xuất xơ dừa và các sản phẩm từ xơ dừa đã phát

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

(Nguồn: TTXTTM) Chỉ xơ dừa bây giờ đã trở nên thông dụng và được sử dụng rộng rãi: dây thừng, bàn chải, nhồi nệm, ngăn chặn xói mòn ở những vùng cần có sự gia cường cho đất, bờ sông,…

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

 Cấu trúc, thành phần và tính chất của sợi xơ dừa nó chỉ dài khoảng 1mm, đường kính khoảng 15 µm và một bó sợi có thể từ 30 đến

300 tế bào ở mặt cắt ngang [11,18].

So với những loại sợi thực vật khác, sợi xơ dừa tương đối ngắn. Các tế bào của

U Y

Chiều dài cơ bản của sợi xơ dừa từ 15 đến 35 cm. Đường kính của chúng thay

ban đầu [11,18].

ẠO

Khả năng của xơ dừa có thể kéo dài quá giới hạn đàn hồi của nó mà không bị

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

đứt, cũng như có thể chịu được độ căng thường xuyên là rất quan trọng. Khả năng

chịu kéo của sợi xơ dừa giảm ít sau khi ngâm nước. Khả năng nổi trên mặt nước và

H Ư

sức chống chọi của sợi xơ dừa đối với nước mặn là rất tốt và không loại sợi tự nhiên nào có thể thay thế được. Ngoài ra, xơ dừa cũng rất rẻ tiền.

thể bị phân huỷ bởi vi khuẩn.

10 00

Bảng 1.8. Thành phần hóa học của sợi xơ dừa [13]. Thành phần

Hàm lượng (% khối lượng) 45,84 43,44 0,25

Pectin và những hợp chất liên quan

0,3

Tro

2,22

ÀN

-L

Hemicellulose

ÁN

Í-

Cellulose

Lignin

IỄ N D

TR ẦN

Theo APCC, xơ dừa là loại sợi tự nhiên tuyệt vời có đặc tính chắc, bền và có

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

đổi từ 0.1 đến 1.5 mm. Sợi xơ dừa có thể kéo dài ra được 29.04% so với chiều dài

Bảng 1.9 so sánh cơ tính của sợi xơ dừa với sợi thủy tinh – E cho thấy độ bền

kéo và độ bền riêng của sợi thủy tinh đều cao hơn sợi xơ dừa. Tuy nhiên, độ dãn dài của sợi xơ dừa cao hơn sợi thủy tinh. Do đó, ta có thể sử dụng sợi xơ dừa để gia cường cho những ứng dụng chịu va đập.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

7,0–8,0

287–597

5,5–12,6

Đay

1,3

1,5–1,8

393–773

Lanh

1,5

2,7–3,2

345–1035

Gai dầu

1,6

690

Gai

3,6–3,8

400–938

61,4–128

Sisal

1,5

2,0–2,5

511–635

9,4–22,0

Xơ dừa

1,2

30,0

11,4

Thủy tinh – E

2,5

Thủy tinh – S

2,5

Aramid

1,4

Carbon

1,4

U Y

26,5

4,0–6,0

593

11,0

2000–3500

70,0

2,8

4570

86,0

3,3–4,7

3000–3150

63,0–67,0

1,4–1,8

4000

230,0–240,0

TR ẦN

H Ư

175

1.2.2.4. Các phương pháp tách sợi xơ dừa

Ở nước ta hai phương pháp được sử dụng phổ biến để tách xơ dừa là phương

Í-

pháp thủ công cổ truyền và phương pháp bán cơ khí [6].

-L

 Phương pháp thủ công cổ truyền

ÁN

Đối với phương pháp này mức độ cơ khí hóa ở đây rất thấp. Đồng thời phương

pháp này đòi hỏi nhiều nhân công và những quá trình phân hủy bằng vi khuẩn như

IỄ N

ÀN

ngâm, rửa,….vì khi ngâm chúng trong nước các nhu mô sẽ bị phân hủy.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

ẠO

27,6

10 00

Visco

1,5–1,6

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Cotton

Bảng 1.9. Cơ tính của một số sợi tự nhiên so với các loại sợi gia cường thông thường [15]. Khối lượng Độ dãn dài Độ bền kéo Module Young Sợi riêng (g/cm3) (%) (MPa) (GPa)

Dừa được hái xuống được bóc vỏ ngay theo cách thông thường và sau đó vỏ

được đem ngâm. Người ta rút ngắn nhiều thời gian bằng cách đập vỏ dừa trước khi đem ngâm. Khi vỏ dừa đã đủ mềm thì vớt lên, rửa và ép. Sau khi đã gỡ tầng cutin dai ở ngoài thì xếp xơ sợi còn lại trên một tấm gỗ rắn và dùng gậy đập để tách các nhu mô. Sau khi đã đập cho mềm ra, lại rửa sạch rồi đem phơi khô.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Xơ khô rồi lại đem đập lần nữa rồi đưa vào một dụng cụ chải, có một số lưỡi dao răng cưa gắn vào một cái trục quay thao tác bằng tay, đặt trong một cái thùng,

Ơ H

Rửa ép, gỡ bỏ lớp vỏ láng bên ngoài

Ngâm vỏ

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Kéo sợi

Chải sợi

H Ư

Hình 1.4. Quy trình tách chỉ xơ dừa thủ công cổ truyền.

TR ẦN

 Phương pháp tách bằng máy cho sợi thẳng

Quy trình tách bằng máy đang ngày càng được sử dụng phổ biến ở các vùng

chuyên trồng dừa ở nước ta. So với quy trình tách bằng tay thì đây là quy trình tiết

10 00

kiệm được rất nhiều thời gian gia công sợi xơ dừa. Vỏ dừa

Ngâm trong bồn

Máy tước sợi thẳng

Sợi xơ dừa thẳng

Đem phơi

Hình 1.5. Quy trình sản xuất sợi thẳng bằng máy

ÁN

-L

Í-

Máy ép

Trước tiên vỏ dừa đã khô hoặc còn tươi sẽ được đưa qua máy ép để tước các chỉ

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

Đập để loại bỏ mụn lần 1

Rửa

ẠO

Phơi khô

Đập để loại bỏ mụn lần 2

U Y

Bóc vỏ

Thu hái quả

dụng cụ này sẽ chải sạch những nhu mô cuối cùng [6].

IỄ N

ÀN

xơ dừa. Xơ dừa này sẽ được đem ngâm trong các bồn cao để loại bỏ các mụn dừa còn bám trên xơ. Xơ dừa sẽ được vớt ra và đem phơi ngoài trời cho khô ráo thời gian khoảng 1 ngày. Xơ sẽ được đưa qua máy tước để loại bỏ các sợi xơ ngắn và loại các mụn dừa còn lại trên xơ. Lúc này xơ hầu như sẽ không còn mụn dừa nữa sẽ được đem phơi cho đến khô hoàn toàn [6].

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

 Phương pháp tách sợi rối bằng máy hiện nay

Hình 1.6. Thiết bị tách sợi xơ dừa thẳng [6].

TR ẦN

Hiện nay phương pháp này ngày càng được sử dụng phổ biến vì năng suất hoạt động cao mà lại tiết kiệm nhân công. Quy trình sản xuất sợi rối được tóm tắt theo sơ

đồ như sau:

Thiết bị tách sợi rối

10 00

Vỏ dừa

Đem phơi Đóng thành kiện

Mụn dừa

Sợi rối

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

Hình 1.7. Quy trình tách sợi rối bằng máy hiện nay.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

Hình 1.8. Thiết bị tách sợi xơ dừa rối [6]. Vỏ dừa sẽ được cho lần lượt vào máy tách sợi. Sợi xơ dừa rối và mụn dừa được

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

tách ra theo hai đường khác nhau. Mụn dừa sẽ được đóng gói để chuyển sang các vùng trồng cây kiểng. Sợi xơ dừa rối sẽ được đem phơi khô và sau đó đóng thành kiện [6].

1.3. SỢI THỦY TINH.

Sợi thủy tinh là chất vô cơ dẻo hơn sợi thực vật hoặc động vật, không đàn hồi

U Y

hay dãn rộng ra, không cháy, không dẫn điện.

đường kính nhỏ vài chục micro mét. Thành phần của thủy tinh dệt có thể chứa những

ẠO

khoáng chất như: silic, nhôm, magiê,...

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Sợi thủy tinh có những tính chất sau:

N TR ẦN

- Cách điện rất tốt

10 00

- Thấm ít nước

H Ư

- Bền hóa, bên môi trường - Độ bền, độ cứng cao

- Là sợi vô cơ, không gây cháy

- Ổn định kích thước

- Đa dạng, dễ tạo hình

-L

Í-

thủy tinh sau:

Theo tính chất, thành phần của sợi thủy tinh có thể phân loại thành các loại vải

- E-glass (Electrical glass): được ứng dụng chung cho tất cả các lĩnh vực, tính

ÁN

dẫn điện tốt, khả năng kháng nước cao.

IỄ N

ÀN

- A-glass (Alkanline glass): sợi thủy tinh chịu môi trường kiềm tốt.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

Sợi thủy tinh, được kéo ra từ các loại thủy tinh kéo sợi được (thủy tinh dệt), có

- C-glass (Chemicals glass): có độ bền hóa học cao dùng làm chế tạo các lớp

phủ chi tiết máy, các kết cấu chống ăn mòn hóa học. - D-glass: có khả năng cách điện cao - R,S-glass: sợi thủy tinh có độ bền cơ học cao [2-4].

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

0,6

12-16

CaO

16-25

MgO

2,5

0-6

B2O3

8-13

14,2

0-3

TiO2

0-0,4

SO3

0,7

0,05-0,4

TP ẠO

Fe2O3

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Na2O, K2O

Khối lượng riêng, g/cm3

2,56

2,45

2,49

Độ bền kéo, Mpa

3400

3100

4590

4400

10 00

TR ẦN

H Ư

Bảng 1.11. Tính chất cơ lý của các loại sợi thủy tinh [2] Loại thủy tinh Tính chất E A C R

73000

74000

71000

85500

86000

850

700

690

990

Mođun đàn hổi, Mpa

Điểm nóng chảy, oC

Sợi thủy tinh được liên kết thành các sản phẩm sau:

-L

Í-

- Bó sợi (Strand) gồm nhiều sợi đơn kết hợp.

ÁN

- Sợi thủy tinh dưới dạng ngắn (Chopped Strand)

- Vải sợi thủy tinh vô hướng (Chopped Strand Mat – CSM) được dệt từ các

IỄ N

ÀN

nhóm sợi thủy tinh có chiều dài hạn chế, chừng 50 mm, sắp xếp ngẫu nhiên.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

Al2O3

52-56

U Y

SiO2

Bảng 1.10. Thành phần hóa học của các loại thủy tinh [2] Thành phần, % A C E S

- Vải thủy tinh (Woven glass, weaves…) được tạo bằng cách đan thủy tinh thành

lưới, thành các tấm vải. Phần lớn vải là tấm hai chiều. Dùng vải loại này khi tạo vật liệu composite chúng ta được vật liệu đẳng hướng. Trong điều kiện của nước ta, sợi thuỷ tinh nhóm E đã được dùng phổ biến làm

vật liệu composite. Nguồn nguyên liệu sợi thuỷ tinh được đánh giá là khá ổn định trong điều kiện hiện nay.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.4.1. Giới thiệu

1.4. NHỰA POLYESTER KHÔNG NO (UPE)

H Ư

Polyester không no là sản phẩm đa tụ của acid hữu cơ không no hoặc anhydrite

TR ẦN

của chúng với các ancol đa chức (glicol). Những nhựa này là những chất rắn, dễ hòa tan trong những dung môi khác nhau [4].

Trong công nghiệp vật liệu composite, nhựa UPE là loại nhựa nền phổ biến nhất,

10 00

chiếm 95% sản lượng nhựa nhiệt rắn. Đây là loại nhựa lâu đời và rẻ nhất. Ở Việt Nam, đây cũng là loại nhựa nền được ứng dụng đầu tiên và rộng rãi nhất

1.4.2. Phân loại

hiện nay.

Í-

Nhựa UPE là sản phẩm của phản ứng trùng ngưng giữa các axit đa chức hay các

-L

anhydride của chúng với các polyol. Liên kết đôi của anhydride không no tạo điều

ÁN

kiện cho nhựa UPE có khả năng khâu mạch tiếp theo để tạo polyme nhiệt rắn. Nhựa

UPE tạo thành ở dạng rắn nhưng thường được sử dụng ở dạng dung dịch với

IỄ N

ÀN

styrene (30-40%). Styren vừa là dung môi vừa là tác nhân khâu mạch

[1,2]

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

Hình 1.9. Vải thủy tinh dạng woven rowing

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Hình 1.10. Sợi thủy tinh dạng Mat.

U Y

. Nhựa

UPE có thể gia công ở nhiệt độ thường không cần áp suất và đây là một ưu điểm lớn trong công nghiệp. Nhựa UPE chủ yếu được phân loại theo cấu trúc hóa học của anhydride phtalic. - Nhựa đi từ axit và anhydride octophthalic:

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

O C COOH

COOH

anhydride phthalic

axit phthalic

U Y

Loại nhựa này dùng phổ biến nhất, thường gọi là nhựa OCTO

vực đóng tàu.

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

G N

H Ư

- Nhựa đi từ anhydride izophthalic, loại nhựa này có khả năng chịu khí hậu và

TR ẦN

môi trường ăn mòn tốt hơn nhựa OCTO và thường được gọi là nhựa ISO. O

10 00

anhydride maleic:

Để đảm bảo tính không no cho nhựa polyester không no bắt buộc phải dùng

ÁN

-L

Í-

O HC

TO ÀN Đ IỄ N D

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

- Nhựa đi từ axit và anhydride tetrahydrophthalic, loại nhựa này ưu tiên cho lĩnh

Các polyol thường dùng nhất là: - Ethylene Glycol (EG): có khả năng tăng tính chịu nén của nhựa. H2C

CH2

OH OH

- Propylene Glycol (PG): tăng khả năng chịu đàn hồi của nhựa H2C

CH CH3

OH OH

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DáşĄyKĂ¨mQuyNhĆĄn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

áťž nhiáť‡t Ä‘áť™ 150 â€“ 200oC, giáťŻa cĂĄc diaxit vĂ diol xáşŁy ra pháşŁn áťŠng este hĂła táşĄo thĂ nh nháťąa UPE. VĂ dáťĽ: O O

H2C

CH2

OCH 2 CH 2 OC

CH C

OH OH

O O

150-200oC

U Y

hoáşˇc cĂĄc monomer khĂ´ng no khĂĄc nhĆ° cĂĄc loáşĄi acrylat.

DĆ°áť›i tĂĄc dáťĽng cáť§a cháşĽt Ä‘Ăłng ráşŻn, cháşĽt xĂşc tiáşżn hay cĂĄc tia giĂ u nÄƒng lĆ°áťŁng (đ?›ž,

Ä?

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

UV) sáş˝ xáşŁy ra pháşŁn áťŠng trĂšng háťŁp giáťŻa cĂĄc náť‘i Ä‘Ă´i trong máşĄch UPE vĂ styren táşĄo

O CH

TR áşŚN

OCH 2 CH 2 O C

CH C

n H2C

10 00

H ĆŻ

thĂ nh polymer cĂł cáşĽu trĂşc khĂ´ng gian theo pháşŁn áťŠng:

Ă“

OCH 2 CH 2 OC

CH C

OCH 2 CH 2 O C

Ă?-

CH2 HC

-L Ă N

CH2

OCH 2 CH 2 O C HC

TO Ă€N Ä? Iáť„ N D

áş O

1.4.3. PháşŁn áťŠng Ä‘Ăłng ráşŻn

OCH 2 CH 2 O C

Diáť…n Ä‘Ă n háť— tráťŁ giĂĄo dáťĽc : Ä?/C 1000B Tráş§n HĆ°ng Ä?áşĄo Tp Quy NhĆĄn NgĆ°áť?i sĂĄng láşp : Nguyáť…n Thanh TuáşĽn - Cháť§ quáşŁn tĂ i nguyĂŞn : Nguyáť…n Thanh TĂş

Náť‘i Ä‘Ă´i trong máşĄch lĂ tĂĄc nhĂ˘n Ä‘Ăłng ráşŻn nháťąa nháť? pháşŁn áťŠng trĂšng háťŁp váť›i styren

HĂŹnh 1.11. SĆĄ Ä‘áť“ pháşŁn áťŠng khĂ˘u máşĄch. LiĂŞn káşżt ngang cĂł X, Y trung bĂŹnh khoáşŁng 1,5 â€“ 2,5 phĂ˘n táť styren. PháşŁn áťŠng trĂšng háťŁp giáťŻa cĂĄc cháşĽt cĂł liĂŞn káşżt Ä‘Ă´i thĆ°áť?ng tiáşżn hĂ nh theo cĆĄ cháşż

trĂšng háťŁp gáť‘c dĆ°áť›i tĂĄc dáťĽng cáť§a cháşĽt Ä‘Ăłng ráşŻn vĂ Ä‘áťƒ nĂ˘ng cao táť‘c Ä‘áť™ pháşŁn áťŠng pháşŁi Ä‘Ć°a vĂ o cháşĽt xĂşc tiáşżn. 1.4.4. Ä?áşˇc tĂnh cáť§a nháťąa polyester khĂ´ng no. Nháťąa polyester Ä‘Ć°áťŁc sáť dáťĽng táťŤ lĂ˘u Ä‘áťƒ cháşż táşĄo váşt liáť‡u composite. Dáťąa theo

Giáť›i thiáť‡u trĂch Ä‘oáşĄn báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

module đàn hồi, người ta phân loại polyester thành nhựa mềm, nhựa cứng vừa phải và nhựa cứng. Loại nhựa cứng hay được sử dụng để chế tạo vật liệu composite

[2]

Chúng ta có thể liệt kê một số cơ tính chính của loại nhựa cứng đã đóng rắn qua bảng

Module đàn hồi uốn

3 – 4 Gpa

Ứng suất phá hủy kéo

50 – 80 Mpa

ẠO

90 – 130 Mpa

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Ứng suất phá hủy uốn

2 – 5%

Biến dạng phá hủy kéo

H Ư

Biến dạng phá hủy uốn

TR ẦN

Độ bền nén Độ bền cắt

10 00

Nhiệt độ uốn cong dưới tải trọng (1.8 Mpa)

7 – 9% 90 – 200 Mpa 10 – 20 Mpa 60 – 1000C Rất tốt Tốt

Tính quang học

Trong suốt

Khả năng gia công cơ khí

Khá

Bị ảnh hưởng bởi tia mặt trời

Tia màu vàng

-L

Í-

Tính chống cháy

ÁN

1.4.5. Ưu nhược điểm của nhựa Polyester không no [2]

Nhựa polyester có ưu điểm:

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

2.8 – 3.5 Gpa

Module đàn hồi kéo

Chất lượng đúc

U Y

Bảng 1.12. Các đặc tính cơ bản của nhựa polyester không no [2][4]. Khối lượng riêng 1200 kg/m3

1.12 sau:

IỄ N

ÀN

- Có độ cứng cao - Ổn định kích thước - Khả năng thấm vào sợi cao - Dễ sử dụng - Chịu được môi trường hóa học - Giá thành thấp

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Nhựa polyester có nhược điểm: - Dễ bị nứt, đặc biệt là nứt do va đập

- Độ co ngót cao (khoảng 8 – 10%)

- Khả năng chịu hơi nước, nước nóng kém

- Bị hư hại dưới tác dụng của tia cực tím

- Chịu nhiệt trung bình (dưới 120oC) 1.5. CHẤT ĐÓNG RẮN

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Chất đóng rắn có hai loại: đóng rắn nóng và đóng rắn nguội. Để đóng rắn nguội

thường dùng Methyl Ethyl Keton Peroxide (MEKP) hay Cyclohexanone Peroxide.

Thông dụng nhất là MEKP ở dạng dung dịch 50% trong Dimethylphthalat (là một chất

H Ư

hóa dẻo cho nhựa). Lượng dùng rất ít 1–2% trọng lượng nhựa nhưng không thể thiếu.

TR ẦN

Các chất xúc tác ở nhiệt độ cao là Benzoyl Peroxide dùng ở hàm lượng 1-2% dưới dạng bột nhão 55% trong Crezyl Photphat. Nhiệt độ đóng rắn thích hợp 100-1100C [2][4].

10 00

Bảng 1.13. Các chất đóng rắn thông dụng Chất đóng rắn Công thức

Methyl Ethyl Keton

Í-

Peroxide

HOOC

CH3 OH

O OH O

-L

ÁN

COOH

O C

O O O

IỄ N

ÀN

CH3

Cyclohexanone Peroxide

Benzoyl peroxide

H 5C 2

C 2H 5

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Dễ bắt lửa

MEKP được dùng phổ biến với nhựa polyester không no. Đây là chất đóng rắn sử dụng nhiều nhất trong công nghệ composite. Nó được chế tạo bằng cách cho Methyl Ethyl Keton phản ứng với Hydro Peroxid, cô đặc loại nước cho ta MEKP. Trên thị trường MEKP ở dạng dung dịch lỏng chứa 9% oxy hoạt tính với tên thương mại là Trigonox V388.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.6. CÁC PHỤ GIA 1.6.1. Chất róc khuôn

Chất róc khuôn dùng bằng cách bôi trực tiếp lên khuôn.

Chất róc khuôn có tác dụng ngăn cản nhựa bám dính vào bề mặt khuôn [2].

1.6.2. Chất xúc tiến

Khi cho chất xúc tiến vào thì tốc độ phản ứng xảy ra nhanh hơn làm cho thời gian đóng rắn rút ngắn theo ý muốn. Một số chất xúc tiến như sau:

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Cobalt: là chất xúc tiến dùng cho chất đóng rắn MEKP. Cobalt trên thị trường

thường được cung ứng dưới dạng muối hữu cơ 12% cobalt, ở dạng lỏng có màu tím

hoa cà.

TR ẦN

Nó là chất lỏng có màu nâu nhạt.

H Ư

DEA (Diethyl Anilin): là chất xúc tiến cho chất đóng rắn BPO ở nhiệt độ phòng. DMA (Dimethyl Anilin): là chất xúc tiến cho chất đóng rắn BPO ở nhiệt độ

phòng, hiệu quả mãnh liệt hơn DEA nên tỏa nhiều nhiệt [2-4].

10 00

1.6.3. Chất độn

Chất độn là chất cho vào hợp chất composite để làm tăng tính cơ học, giảm độ

co ngót của nhựa, cải thiện khả năng điền đầy khuôn, tăng chất lượng bề mặt, giảm

giá thành sản phẩm, kết dính, chống mòn... cho vật liệu composite [2-4]. Một số chất

-L

Í-

độn thông dụng: CaCO3, Al2O3.3H2O, khoáng Talc, Kaolinite clay,…

ÁN

Trong ngành sản xuất nhựa thì bột khoáng Talc công nghiệp là chất độn hiệu

quả cao với khả năng nâng cao những tính chất cơ bản của phần lớn các loại nhựa. Bột khoáng Talc công nghiệp là một loại khoáng mền nhất, giảm tối đa hao mòn

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Một số chất róc khuôn: wax, silicon, dầu mỏ,…

IỄ N

ÀN

thiết bị, giảm sự co ngót trong quá trình đúc sản phẩm và cải thiện việc gia công các sản phẩm cuối cùng. Bột khoáng Talc sử dụng trong công nghiệp mang lại nhiều ưu điểm khi gia cường là tăng độ cứng, độ trơn, độ bóng láng và giảm bọt khí trong ngành nhựa, chống biến dạng ở nhiệt độ cao, tăng độ ổn định nhiệt và giảm giá thành sản phẩm.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.6.4. Các phụ gia khác  Chất tạo màu

- Tạo màu cho sản phẩm

- Phổ biến: titan oxit (trắng), sắt oxit (nâu), đồng oxit (xanh)…

 Chất chống tia cực tím (UV)

gian sử dụng.

- Hạn chế quá trình thoái hóa, biến màu gây rạn nứt, tạo vảy… khi sản phẩm

ẠO

- Phổ biến: master UV783, UV944, UV770, …

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

nhựa phải tiếp xúc thường xuyên với ánh sáng [3].

 Chất chống lão hóa (AO)

H Ư

- Giúp tăng cường tuổi thọ, duy trì độ bền cũng như ngoại quan của sản phẩm

TR ẦN

trong suốt thời gian sử dụng.

- Hạn chế hiện tượng rạn nứt, bay màu, biến màu, chống suy giảm tính tăng cơ

lý của sản phẩm trong quá trình gia công nhiệt và trong thời gian sử dụng [3].

10 00

- Phổ biến: AO1076, AO1010, AO168,… 1.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG VẬT LIỆU COMPOSITE

Hiện nay, có nhiều phương pháp gia công vật liệu composite sợi tự nhiên nói

Í-

chung và sợi xơ dừa nói riêng. Việc lựa chọn công nghệ gia công tùy theo yêu cầu

-L

của sản phẩm và tình hình thực tế của sản xuất.

ÁN

1.7.1. Phương pháp trải lớp bằng tay (hand lay-up)

 Khái niệm. Đây là công nghệ chế tạo sản phẩm theo khuôn hở, hoàn toàn bằng tay ở các

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Chống lại các tác động gậy hại của tia UV lên sản phẩm nhựa, kéo dài thời

IỄ N

ÀN

công đoạn từ hòa trộn nguyên liệu cho đến khi lấy sản phẩm từ khuôn.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

 Quy trình có thể tóm tắt như sau [2-4]: Quét gelcoat có pha chất xúc tác bề mặt khuôn bằng chổi mềm.

- Trải vải (cốt) kín bề mặt khuôn đã phủ gelcoat.

- Quét thấm ướt resin đã hòa xúc tác lên vật liệu cốt bằng con lăn bông.

- Sau khi đóng rắn tách khuôn lấy sản phẩm ra.

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

được dự kiến cho đến khi đạt chiều dày sản phẩm.

Hình 1.12. Quy trình sản xuất composite bằng phương trải lớp bằng tay [4].  Ưu điểm

- Thông dụng dễ làm

Í-

- Làm được các sản phẩm có hình dáng phực tạp, kích thước lớn

-L

- Vật liệu làm khuôn đơn giản, dễ làm, không đắt tiền

ÁN

- Không đòi hỏi thiết bị, dụng cụ phức tạp

- Không đòi hỏi trình độ công nhân cao - Chi phí đầu tư thấp

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Công đoạn trải vật liệu và thấm lăn ép nhựa được lặp lại theo số lượng lớp

IỄ N

ÀN

 Nhược điểm - Năng suất thấp, lao động nặng - Sản phẩm chỉ láng bóng một mặt (mặt tiếp xúc khuôn) - Vì sản phẩm làm bằng tay nên chất lượng không đồng đều - Phải xử lý cơ học sau khi lấy sản phẩm, gia công cơ, cắt bavia - An toàn lao động, độc hại do tiếp xúc trực tiếp với hóa chất.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.7.2. Phương pháp trải lớp bằng phun bắn (Spray- up) Trong phương pháp này quá trình phủ gelcoat trên khuôn và tạo các lớp gia

H Ư

Hình 1.13. Quy trình sản xuất composite bằng phương pháp phun nhựa.  Ưu điểm

TR ẦN

Quá trình tạo lớp hoàn toàn tự động, người vận hành chủ yếu điều khiển súng phun hướng về mặt khuôn ở khoảng cách thích hợp.

- Tiết kiệm nhân công

 Nhược điểm

- Tiết kiệm nhựa và sợi

10 00

- Năng suất cao hơn hẳn

- Có hiệu quả với các loại bề mặt khuôn uốn lượn, cong…

-L

Í-

- Khó nhận biết từng lớp nên khó đảm bảo sự đồng đều chiều dày các lớp - Đòi hỏi nhân công vận hành phải đào tạo huấn luyện và hiểu biết kỹ mỗi loại thiết

ÁN

bị phun khi sử dụng.

IỄ N

ÀN

1.7.3. Phương pháp túi chân không

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

cường đều hoàn toàn bằng thiết bị gọi là súng (gun) hoặc súng phun [4].

Phương pháp túi chân không sử dụng áp suất chân không để tạo sản phẩm. Lớp

sợi gia cường được bố trí sẵn trong lòng khuôn, có hình dạng và kích thước như sản phẩm, sau đó nhựa được đưa vào thông qua máy bơm chân không. Phương pháp này chỉ có một khuôn dưới, khuôn trên là một túi chân không [2-4].

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

Hình 1.14. Thành phần cơ bản của phương pháp túi chân không.  Ưu điểm

TR ẦN

Do có áp lực duy trì trong suốt thời gian định hình trong khuôn, nhựa bị ép chặt nên loang đều, do đó có thể sử dụng cốt nhiều hơn, làm cho cơ tính của sảm

10 00

phẩm tốt hơn.

- Việc khử bọt khí tốt, dễ dàng hơn so với lăn tay.

- Bề mặt sản phẩm tạo ra không cần phải gia công lại, độ nhẵn bóng theo yêu

cầu sử dụng.

Í-

- Cơ tính đồng đều và phụ thuộc vào tỉ lệ sợi.

-L

- Tạo được sản phẩm có hình dạng phức tạp mà phương pháp thủ công không

ÁN

thể làm được.

 Nhược điểm

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

ÀN

- Chi phí trang thiết bị tốn kém hơn so với phương pháp thủ công

IỄ N

- Chọn và bố trí núm khí khó khăn - Muốn tăng năng suất phải dùng nhiệt để đóng rắn và dùng nhiều khuôn.

1.7.4. Phương pháp đúc chuyển nhựa RTM (Resin Transfer Moulding). Hỗn hợp nhựa và xúc tác đã được trộn trước phun áp suất thấp vào khuôn kín đã có chứa sợi dạng Preform. Sau khi nhựa đóng rắn, mở khuôn và lấy sản phẩm. Phương pháp đúc chuyển nhựa sử dụng khuôn kín, vật liệu gia cường được đặt

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

trước trong khuôn. Với loạt sản phẩm có số lượng không lớn vật liệu gia cường được nhựa được điền đầy vào khuôn dưới áp suất cao. Sau khi nhựa polymer được điền

đầy vào khuôn, hỗn hợp nhựa và vật liệu gia cường được để đông kết trong thời gian

cắt thủ công và đặt trên nửa khuôn phía dưới. Nửa khuôn phía trên được đóng lại,

Hình 1.15. Sơ đồ nguyên lý RTM.

 Ưu điểm

10 00

- Khuôn kín: sạch, ít ảnh hưởng sức khỏe, công nhân kỹ thuật cao hơn, nhựa điền đầy toàn bộ khuôn, kích thước sản phẩm khá chính xác

- Sản phẩm đạt độ nhẵn bóng 2 mặt

Í-

- Tỷ lệ sợi trong sản phẩm có thể lên đến 65%

-L

- Sản phẩm đồng nhất

ÁN

- Ít phế phẩm

- Kỹ thuật sản xuất tự động nên sẽ nhanh hơn

IỄ N

ÀN

 Nhược điểm

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

xác định. Sau đó sản phẩm được tháo khuôn [2-4].

- Tốc độ gia công một sản phẩm kéo dài - Muốn tăng năng suất phải dùng nhiệt để đóng rắn và dùng nhiều khuôn - Đóng rắn ngay từ đầu trộn - Sản phẩm có khả năng tồn tại lỗ khí - Chi phí khuôn mẫu cao

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

1.7.5. Phương pháp đúc chuyển nhựa có sự trợ giúp của chân không VARTM Phương pháp này sử dụng sự chênh lệch áp suất trong khuôn và thiết bị chứa

nhựa để điền nhựa vào khuôn. Khác với phương pháp đúc chuyển nhựa truyền

(Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding).

thống sử dụng chân không hỗ trợ quá trình điền nhựa vào khuôn dưới lực ép của

chân không để đưa nhựa vào khuôn.

Nhựa được chứa trong bình, khi độ chân không trong khuôn đã đạt tới yêu

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

cầu, van dẫn bình chứa mở ra, nhựa trong bình chứa được điền vào khuôn theo hệ

thống ống dẫn bố trí theo chu vi của khuôn. Tốc độ điền nhựa vào khuôn phụ

H Ư

[2-4]

-L

Í-

10 00

TR ẦN

phương án bố trí, thiết kế khuôn

thuộc vào chi tiết được chế tạo, tỷ lệ vật liệu gia cường, chủng loại nhựa và

ÁN

Hình 1.16. Sơ đồ nguyên lý đúc chuyển nhựa nhờ chân không. So với phương pháp RTM, VARTM có đặc điểm sau:

- Phun nhựa kết hợp với chân không giúp cho việc thấm nhựa vào sợi tốt hơn

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

thiết bị nén hoặc khí nén, công nghệ đúc chân không hoàn toàn sử dụng lực hút

IỄ N

ÀN

và khử bọt hiệu quả hơn. - Năng suất thấp hơn do sử dụng áp suất chân không

1.7.6. Phương pháp ép đùn (injection modeling) Nhựa và vật liệu gia cường có chiều dài ngắn được cấp vào trống chứa hỗn hợp vật liệu của máy đùn ép. Trục vít được sử dụng để đẩy hỗn hợp vật liệu về phía trước của trống, nén hỗn hợp vật liệu đồng thời đẩy không khí chứa trong vật liệu ra ngoài.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Trong quá trình hòa trộn ma sát làm tăng nhiệt độ của hỗn hợp, năng lượng nhiệt này làm vật liệu chuyển sang trạng thái lỏng trước khi được chuyển tới buồng phun ép.

Do quá trình nén cắt trong trục vít, chiều dài của sợi gia cường giảm. Dưới lực ép của

trục vít, vật liệu được đùn ép vào khuôn, hệ thống van một chiều được sử dụng để

ngăn vật liệu bị nén ngược lại trống chứa. Khi vật liệu đã được nén vào trong khuôn,

kết trong khuôn, trục vít được di chuyển theo chiều ngược lại để chuẩn bị cho chu

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

trình đùn ép sản phẩm tiếp theo [4].

Í-

Hình 1.17. Sơ đồ nguyên lý quá trình ép đùn.

-L

 Ưu điểm

ÁN

- Dễ dàng kiểm soát và điều chỉnh tỷ lệ nguyên liệu chính xác.

- Cho phép chế tạo các sản phẩm có khuôn với sản lượng lớn.

IỄ N

ÀN

1.7.7. Phương pháp kéo định hình

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

trục vít được giữ nguyên vị trí để duy trì áp suất trong khuôn. Khi vật liệu đã đông

Bó sợi dài được kéo liên tục qua một bể nhựa, công đoạn này nhựa phải được

thấm ướt hoàn toàn bên ngoài lẫn bên trong sợi [4]. Tiếp theo, bó sợi đã được thấm nhựa kéo xuyên qua một bộ phận dẫn hướng vào khuôn định hình sơ bộ để sắp xếp vị trí sợi phù hợp với thiết kế sản phẩm và bó sợi sẽ có tiết diện mặt cắt ngang như mặt cắt ngang của lổ khuôn .

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

Hình 1.18. Sơ đồ nguyên lý phương pháp kéo định hình 1.7.8. Phương pháp tạo sản phẩm bằng cách đan sợi Trong phương pháp đan sợi thì các sợi, băng sợi, các tấm vải,… sau khi được kết cấu mà chúng ta cần chế tạo.

TR ẦN

tẩm qua nền nhựa sẽ được quấn lên trục khuôn quay có hình dáng của mặt trong của

10 00

Sau khi quấn với những số lần nhất định theo những chiều khác nhau, đạt được độ

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

dày và cấu trúc cốt thiết kế, sản phẩm được trải qua quá trình lưu hóa rồi làm nguội.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

Sau đó, bó sợi được kéo xuyên qua một khuôn nhiệt để xảy ra phản ứng đóng rắn.

Hình 1.19. Sơ đồ nguyên lý phương pháp đan sợi.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Bến Tre, Việt Nam.

Sợi thủy tinh dạng Mat có tên thương mại là EMC300-1040-P30, Trung Quốc.

10 00

Hình 2.1. Sợi xơ dừa

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Nhựa Polyester có tên thương mại là REVERSOL P9509NW, Malaysia.

Hình 2.2. Sợi Mat Hình 2.3. Nhựa Polyester

2.2. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ, NGUYÊN VẬT LIỆU

2.2.1. Thiết bị

- Cân phân tích Ohaus Pioneer 210g, d = 0,1mg

Í-

- Tủ sấy chân không + bơm chân không ABM, Đức

-L

- Lò nung 30-3000oC, Nabertherm, Đức

ÁN

- Bếp điện

IỄ N

ÀN

- Máy hút chân không D950D, Anh

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Sợi xơ dừa lấy tại BETRIMEX – Công ty Cổ phần xuất nhập khẩu Bến Tre –

- Máy kiểm nghiệm cơ tính vạn năng HOUNSFIELD Model H50KS, Anh

2.2.2. Dụng cụ - Bình cầu, Đức

- Túi nylon

- Cốc thủy tinh, Đức

- Ống dẫn nhựa

- Tấm thủy tinh phẳng

- Đũa thủy tinh

- Băng keo hai mặt

- Phễu thủy tinh

2.2.3. Nguyên vật liệu – Hóa chất

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- NaOH rắn độ tinh khiết 96%, Trung Quốc. riêng: 1,2 g/cm3, Malaysia.

- Chất đóng rắn MEKP (Methyl Ethyl Ketone Peroxide) tên thương mại là

- Nhựa Polyester có tên thương mại là REVERSOL P9509NW, có khối lượng

Trigonox V388, Trung Quốc.

- Sợi thủy tinh dạng mat có tên thương mại là EMC300-1040-P30, có khối lượng riêng : 2,5 g/cm3, Trung Quốc.

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Sợi xơ dừa lấy tại BETRIMEX – Công ty Cổ phần xuất nhập khẩu Bến Tre

– Bến Tre, Việt Nam. Hồ Chí Minh, Việt Nam.

TR ẦN

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

H Ư

- Chất độn Talc lấy tại Công ty TNHH hóa chất công nghiệp Tuấn Minh – TP

Loại bỏ mụn dừa

Xử lý sợi với NaOH 1%, 3 ngày, nhiệt độ phòng.

10 00

Sợi xơ dừa chưa xử lý

-L

Í-

Rửa trung tính Sấy 60oC

Phân tích sợi

Gia công mẫu composite

IỄ N

ÀN

ÁN

Sợi xơ dừa đã xử lý

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Sáp chống dính Wax 8, Mỹ.

Cắt mẫu Hàm lượng cellulose

Hàm lượng tro

Độ ẩm

Đo cơ tính kéo, uốn.

Hình 2.4. Quy trình tiến hành thực nghiệm.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DáşĄyKĂ¨mQuyNhĆĄn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

2.3.1. Xáť lĂ˝ vĂ phĂ˘n tĂch sáťŁi xĆĄ dáťŤa XĆĄ dáťŤa, Ä‘áş§u tiĂŞn Ä‘Ć°áťŁc Ä‘áşp Ä‘áťƒ loáşĄi báť? hoĂ n toĂ n máťĽn dáťŤa (nháťŻng pháş§n xáť‘p

máť‹n bĂĄm vĂ o sáťŁi). Sau Ä‘Ăł, ngĂ˘m sáťŁi vĂ o dung dáť‹ch NaOH 1% (kháť‘i lĆ°áťŁng) Ä‘áťƒ loáşĄi

2.3.1.1. Xáť lĂ˝ sáťŁi xĆĄ dáťŤa váť›i NaOH

báť? thĂ nh pháş§n hemicellulose vĂ máť™t pháş§n lignin trong sáťŁi. LĆ°áťŁng dung dáť‹ch NaOH

tiáşżn hĂ nh ráťa sáťŁi. Ban Ä‘áş§u ráťa sáťŁi báşąng nĆ°áť›c mĂĄy Ä‘áşżn khi pH = 7 thĂŹ ráťa láşĄi báşąng nĆ°áť›c cáşĽt. SáťŁi Ä‘Ć°áťŁc lĂ m khĂ´ báşąng cĂĄch sáşĽy áť&#x; 80oC trong 48 giáť? Ä‘áťƒ loáşĄi báť? nĆ°áť›c.

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

áş O

2.3.1.2. PhĂ˘n tĂch hĂ m lĆ°áťŁng cellulose trong sáťŁi, Ä‘o Ä‘áť™ áşŠm sáťŁi

Ä?

SáťŁi xĆĄ dáťŤa trĆ°áť›c vĂ sau khi xáť lĂ˝ báşąng NaOH cĹŠng Ä‘Ć°áťŁc phĂ˘n tĂch hĂ m lĆ°áťŁng

cellulose báşąng phĆ°ĆĄng phĂĄp TAPPI TEST METHODS (xem PháťĽ láťĽc 1) táşĄi PhĂ˛ng

H ĆŻ

thĂ nghiáť‡m TrĆ°áť?ng Ä?áşĄi Háť?c Nha Trang. So sĂĄnh hĂ m lĆ°áťŁng cellulose trong sáťŁi trĆ°áť›c

TR áşŚN

vĂ sau khi xáť lĂ˝.

KháşŁ nÄƒng hĂşt áşŠm cáť§a sáťŁi xĆĄ dáťŤa (chĆ°a xáť lĂ˝ vĂ Ä‘ĂŁ xáť lĂ˝ xĂşt) Ä‘Ć°áťŁc Ä‘ĂĄnh giĂĄ

thĂ´ng viáť‡c Ä‘o Ä‘áť™ áşŠm cáť§a sáťŁi. TrĆ°áť›c tiĂŞn, hai loáşĄi sáťŁi nĂ y Ä‘Ć°áťŁc cĂ˘n báşąng cĂ˘n phĂ˘n

10 00

tĂch Ä‘áťƒ xĂĄc Ä‘áť‹nh kháť‘i lĆ°áťŁng (m1) trĆ°áť›c khi sáşĽy. Sau Ä‘Ăł, Ä‘Ć°áťŁc sáşĽy áť&#x; 80oC Ä‘áşżn kháť‘i lĆ°áťŁng khĂ´ng Ä‘áť•i (m2). Cuáť‘i cĂšng, sáťŁi Ä‘Ć°áťŁc xĂĄc Ä‘áť‹nh Ä‘áť™ áşŠm.

m1 âˆ’ m2

Ă“

Ä?áť™ áşŠm (%) =

x 100%

Ă?-

2.3.1.3. XĂĄc Ä‘áť‹nh hĂ m lĆ°áťŁng tro trong sáťŁi xĆĄ dáťŤa

-L

MáşŤu sáťŁi xĆĄ dáťŤa Ä‘ĂŁ xáť lĂ˝ Ä‘Ć°áťŁc cĂ˘n báşąng cĂ˘n phĂ˘n tĂch Ä‘áťƒ xĂĄc Ä‘áť‹nh kháť‘i lĆ°áťŁng

Ă N

(m1) trĆ°áť›c khi nung. Sau Ä‘Ăł, nung sáťŁi trong lĂ˛ áť&#x; nhiáť‡t Ä‘áť™ 500oC trong 30 phĂşt Ä‘áşżn

khi chĂĄy hoĂ n toĂ n thĂ nh tro cĂł mĂ u tráşŻng. LĆ°áťŁng tro tráşŻng cĂ˛n láşĄi sau khi nung Ä‘Ć°áťŁc

U Y

cho vĂ o Ä‘áşżn khi sáťŁi ngáşp hoĂ n toĂ n trong dung dáť‹ch [7]. Sau khi ngĂ˘m Ä‘Ć°áťŁc 72 giáť?,

Iáť„ N

Ä?

Ă€N

cĂ˘n báşąng cĂ˘n phĂ˘n tĂch cĂł kháť‘i lĆ°áťŁng (m2) vĂ tĂnh toĂĄn Ä‘áťƒ xĂĄc Ä‘áť‹nh hĂ m lĆ°áťŁng tro

trong sáťŁi. HĂ m lĆ°áťŁng tro % =

đ?‘š2 đ?‘š1

x 100%

2.3.2. Quy trĂŹnh gia cĂńg máşŤu báşąng phĆ°ĆĄng phĂĄp Ä‘Ăşc chuyáťƒn nháťąa cĂł sáťą tráťŁ giĂşp chĂ˘n khĂńg VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding) Trong Ä‘áť tĂ i nĂ y váşt liáť‡u composite Ä‘Ć°áťŁc gia cĂńg báşąng phĆ°ĆĄng phĂĄp VARTM

Giáť›i thiáť‡u trĂch Ä‘oáşĄn báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

vì lí do trong vật liệu composite này có sợi xơ dừa nên phải duy trì áp lực trong suốt quá trình định hình để SXD không bị dịch chuyển trong khuôn. Lúc này nhựa sẽ bị

ép chặt, liên kết giữa các lớp tốt hơn, ít có bọt khí, sản phẩm nhẵn và đẹp.

Mẫu composite được gia công theo tỉ lệ nhựa : sợi = 7 : 3 [2].

0 0 0 0 0 10

TR ẦN

Quy trình gia công theo công nghệ này khá phức tạp đòi hỏi quá trình chuẩn

10 00

bị và thao tác phải hết sức cẩn thận.

Khuôn

Xử lý khuôn

-L

Í-

Trải các lớp gia cường

ÁN

Phủ lớp vải chống dính lên bề mặt sợi gia cường

Cấp nhựa tới khi toàn bộ sản phẩm thấm đều nhựa Cấp nhựa với sự hỗ trợ của máy hút chân không Kiểm tra kín khí trong khuôn và màng nylon

IỄ N

ÀN

Trải lớp dẫn khí và nhựa

Tắt máy duy trì áp suất cho tới khi nhựa hóa rắn

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

6 12 18 24 30 6

ẠO Đ

24 18 12 6 0 24

70 70 70 70 70 60

6% SXD 12% SXD 18% SXD 24% SXD 30% SXD 6% SXD + 10% Talc

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2 3 4 5 6 7

U Y

Bảng 2.1. Tỉ lệ phối trộn các thành phần trong mẫu composite. STT Kí hiệu mẫu UPE (%) M300 (%) Sợi xơ dừa (%) Talc (%) 1 0% SXD 70 30 0 0

Bố trí cổng cấp nhựa, ống dẫn nhựa, ống hút.

Nối ống máy hút chân không theo thiết kế

Dán băng keo 2 mặt xung quanh vành khuôn

Phủ lớp màng nylon liên kết với lớp keo 2 mặt

Hình 2.5. Các bước chế tạo vật liệu composite theo công nghệ VARTM.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

 Thuyết minh quy trình - Khuôn được chọn là tấm thủy tinh phẳng, nhẵn. Sau đó, phủ lớp chống dính

Wax-8 lên bề mặt khuôn.

H Ư

Hình 2.6. Trải các sợi gia cường. - Phủ lớp vải chống dính lên toàn bộ bề mặt của sợi gia cường để lúc tách sản

-L

Í-

10 00

TR ẦN

phẩm dễ dàng hơn. (Hình 2.4).

ÁN

Hình 2.7. Trải lớp vải chống dính. Hình 2.8. Trải lớp lưới dẫn nhựa. - Trải lớp lưới lên toàn bộ bề mặt lớp vải chống dính. (Hình 2.5) - Lớp này giúp cho nhựa lưu thông dễ dàng do đó khi trải cần chú ý: Trải theo

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

- Trải các lớp gia cường (xơ dừa, mat) theo tỉ lệ được gia công.

IỄ N

ÀN

chiều mà sợi lưới chính cùng chiều với chiều chảy của nhựa. - Bố trí cổng cấp nhựa, ống dẫn nhựa, ống hút. - Tiến hành dán băng keo 2 mặt xung quanh sản phẩm cách đường ống 3cm. - Khi dán băng keo cần dán liên tục tránh đứt quãng, tại các vị trí bẻ góc hoặc

bề mặt gồ ghề cần tăng bề mặt tiếp xúc của băng keo. - Tiến hành phủ lớp màng hút chân không – màng nylon làm kín bằng băng keo.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Khi phủ cần chú ý: Trải sơ bộ để giúp lớp nylon tương đối ôm sát và lớp vải ngoài cùng tránh hiện tượng sau khi dán lớp nylon bị căng (không ôm sát vào bề mặt

- Khóa các đường ống cấp lại.

- Thử kín không khí. (Hình 2.9) + Thử độ kín của bầu hút.

ẠO

+ Thử độ kín của toàn bộ sản phẩm.

- Khắc phục sự cố (nếu có).

H Ư

- Pha nhựa (theo khối lượng sợi đã trải).

- Khi có sự cố rò rỉ cần tìm và xác định vị trí và khắc phục sự cố.

tính toán và nhiệt độ môi trường.

TR ẦN

+ Tỉ lệ pha nhựa với chất đóng rắn phải phù hợp tùy thuộc vào thời gian

+ Trường hợp có thêm chất độn, khuấy đều chất độn và nhựa trước rồi mới

10 00

pha chất đóng rắn.

- Tiến hành cấp nhựa hút chân không: trình tự cấp nhựa phải theo trình tự phù

hợp với cách bố trí của từng sản phẩm.

- Áp suất hút ban đầu 200-400mbar khi nhựa chảy và điền đầy đường ống và

-L

Í-

thấm lên bề mặt sản phẩm 1 đoạn (dọc theo ống) khoảng 5cm ta bắt đầu tăng áp lên

ÁN

800mbar và duy trì áp suất. Sau khi bề mặt trên sản phẩm keo điền đầy ta vẫn tiến

hành cấp - hút tiếp khoảng 5 phút trước khi kết thúc quá trình hút. - Tắt máy hút. - Duy trì áp suất 800mbar cho tới khi nhựa đông cứng. - Tắt máy.

IỄ N

ÀN

- Khóa đường ống cấp và hút lại.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Bật máy hút chân không.

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

- Nối ống nhựa liên tục tại đầu hút với bầu hút và nối bầu hút với máy hút.

khuôn).

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Hình 2.9. Thử kín hơi. Hình 2.10. Sản phẩm composite. Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật khi gia công [5]. Chiều dài

420 mm

Kích thước khuôn Chiều rộng Áp suất

N H Ư

TR ẦN

Chiều dày

220 mm 4 mm

800 mbar

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

2.3.3. Kiểm tra cơ tính composite

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Hình 2.11. Thiết bị thử máy kiểm nghiệm cơ tính vạn năng HOUNSFIELD Model H50KS. Máy kiểm nghiệm cơ tính vạn năng HOUNSFIELD Model H50KS là thiết bị

chuyên dùng để kiểm tra cơ tính vật liệu của các loại vật liệu như : kim loại, nhựa, gỗ, composite, sandwich... Máy được điều khiển hoàn toàn bằng kỹ thuật số và tất cả các giá trị kiểm

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

nghiệm đều được hiển thị trên màn hình LCD, bao gồm các đồ thị và các thông số kỹ với máy in, thông qua đó tất cả các giá trị kiểm nghiệm cũng như đồ thị, các giá trị

cài đặt, các ghi chú cho lần thử nghiệm được xuất ra dưới văn bản.

thuật cần cài đặt chố mỗi phép thử nghiệm. Ngoài ra, máy còn được kết nối trực tiếp

các phép thử như: kéo, uốn, cắt...

Các thông số kỹ thuật:

ẠO

- Lực tác dụng: Máy có thể đạt tới lực tối đa là 50.000N. Độ chính xác của lực

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

tác dụng hiện thị trên màn hình là 0.1N

N H Ư

1000 mm. Độ chính xác là 0,001 mm

- Khoảng hành trình: Hai đầu làm việc có thể di chuyển trong phạm vi: 0,1 –

TR ẦN

- Tốc độ thử: Máy có thể hoạt động trong dải tốc độ từ 0,005 – 500 mm/phút. Độ chính xác: 0,001mm/phút.

2.3.3.1. Thí nghiệm kéo

10 00

 Kích thước mẫu theo QCVN 56-2013/BGTVT

(a)

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

Kích thước mẫu, (t là chiều dày của mẫu).

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Tùy thuộc vào việc lắp đặt đồ gá, ta có thể tiến hành kiểm nghiệm vật liệu với

(b) Hình 2.12. Kích thước mẫu chuẩn (a) và mẫu thực tế (b) cho thí nghiệm kéo.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

 Quy trình thử mẫu theo QCVN 56-2013/BGTVT - Vào chương trình thử nghiệm kéo và cài đặt chương trình (lực kéo, tốc độ,

kích thước mẫu…).

- Bật máy thử nghiệm.

- Gá mẫu thử vào ngàm kẹp.

hủy) và thu được đồ thị kéo và các giá trị về cơ tính.

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

- Tiếp tục gá các mẫu còn lại và thao tác như trên.

Hình 2.13. Mẫu kéo trước và sau khi thử.

-L

Í-

 Tính toán

ÁN

Độ bền kéo của composite được xác định theo công thức sau:



IỄ N

ÀN

Trong đó:

F A

;

A = b.t

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Bật máy để bắt đầu qúa trình kéo. Quá trình kéo kết thúc khi mẫu đứt (bị phá

σ: Độ bền kéo (N/m2) F: Lực đứt (N) A: Tiết diện của mẫu (m2) b: Chiều rộng của mẫu (m) t: Chiều dày của mẫu (m)

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

25 mm

Chiều dày

t mm

Tốc độ

1 mm/min

Số mẫu mỗi bộ xử lý

ẠO Đ H Ư

 Kích thước mẫu theo QCVN 56-2013/BGTVT

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

2.3.3.2. Thí nghiệm uốn

TR ẦN

Kích thước mẫu, (t là chiều dày của mẫu)

10 00

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

Hình 2.14. Kích thước mẫu cho thí nghiệm uốn.  Quy trình thử mẫu theo QCVN 56-2013/BGTVT

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

115 mm

Khoảng cách 2 ngàm kẹp

U Y

mẫu

Chiều rộng

thước

200 mm

Chiều dài

Kích

Bảng 2.3. Bảng tóm tắt thông số thí nghiệm kéo theo QCVN 56-2013/BGTVT [5].

Hình 2.15. Mẫu uốn trước và sau khi thử.

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

- Bật máy thử nghiệm. - Vào chương trình thử nghiệm uốn và cài đặt chương trình (lực uốn, tốc độ,

kích thước mẫu…)

- Đặt mẫu thử lên 2 gối uốn đã gá theo khoảng cách tính toán.

phá hủy) và thu được đồ thị uốn và các giá trị về cơ tính.

ẠO

- Tiếp tục thử các mẫu còn lại và thao tác như trên.

N H Ư

3PL 2bt 2

TR ẦN

Độ bền uốn =

Độ bền uốn được xác định theo công thức:

Trong đó:

10 00

P: Lực uốn cực đại tại điểm phá vỡ (N) L: Khoảng cách 2 gối đỡ (m)

b: Chiều rộng của mẫu (m)

Í-

t: Chiều dày của mẫu (m)

ÀN

ÁN

-L

Modul đàn hồi uốn được xác định theo công thức:

IỄ N D

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

 Tính toán.

L3 P Modul đàn hồi uốn = ( ) 4bt 3 y

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

- Bật máy để bắt đầu quá trình uốn. Quá trình uốn kết thúc khi mẫu bị gãy (bị

Trong đó:

P / y : Độ nghiêng của phần thẳng của đường cong tải trọng võng (N/mm) y : Độ cong tại điểm giữa của chiều dài đo (mm) L: Khoảng cách 2 gối đỡ (m) b: Chiều rộng của mẫu (m) t: Chiều dày của mẫu (m)

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

30 mm

Chiều dày

t mm

Tốc độ

1 mm/min

Số mẫu mỗi bộ xử lý

2.3.4. Xử lý số liệu

H Ư

Kết quả thu được bao gồm đồ thị biểu diễn và số liệu. Kết quả được xử lý trực tiếp bằng phần mềm đo cơ tính và phần mềm Microsoft Excel 2013 theo hướng dẫn

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

của QCVN 56-2013/BGTVT.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

(15 - 17)t mm

Khoảng cách giữa 2 gối đỡ

ẠO

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

mẫu

Chiều rộng

U Y

thước

200 mm

Chiều dài

Kích

Bảng 2.4. Bảng tóm tắt thông số thí nghiệm uốn theo QCVN 56-2013/BGTVT [5].

Giới thiệu trích đoạn bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial