FRP là gì ? FRP là viết tắt của tiếng Anh : Fibeglass Reinfored Plastic. Fibeglass Reinfored Plastic có nghĩa là : Nhựa cốt sợi thủy tinh. FRP là tên gọi khác của vật tư composite đi từ nền là nhựa .
Vật liệu composite là vật tư tổng hợp của một pha liên tục và một pha gián đoạn. Ở FRP, pha liên tục là nhựa, pha gián đoạn là sợi thủy tinh. Với composite nền nhựa ( pha link ) có nhiều chất độn không chỉ là sợi thủy tinh còn có sợi đay, sợi những bon, bột đá, bột sắt kẽm kim loại, bột gốm … Như vậy FRP chỉ là một dạng của vật tư composite nền nhựa .
Trong FRP, nhựa sẽ đóng vai trò link, sợi thủy tinh đóng vai trò vật tư gia cường. Vì vậy, FRP có tính năng cơ lý ( chịu nén, chịu uốn, chịu keo … ) cao hơn bất kể một loại nhựa không có cốt liệu sợi thủy tinh ( như PVC, PP, PE, ABS, … ) .
FRP là dạng vật tư mới được vận dụng thoáng rộng trong công nghiệp và gia dụng .
Vật liệu composite, còn gọi là Vật liệu compozit hay composite là vật tư tổng hợp từ hai hay nhiều vật tư khác nhau tạo lên vật tư mới có tính năng hơn hẳn những vật tư bắt đầu, khi những vật tư này thao tác riêng rẽ .
LỊCH SỬ
Những vật tư compozit đơn thuần đã có từ rất thời xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên con người đã biết trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạch để tránh bị cong vênh khi phơi nắng. Và điền hình về compozit chính là hợp chất được dùng để ướp xác của người Ai Cập .
Chính vạn vật thiên nhiên đã tạo ra cấu trúc composite thứ nhất, đó là thân cây gỗ, có cấu trúc composite, gồm nhiều sợi xenlulo dài được liên kết với nhau bằng licnin. Kết quả của sự link hài hoà ấy là thân cây vừa bền và dẻo – một cấu trúc composite lý tưởng .
Người Hy Lạp cổ cũng đã biết lấy mật ong trộn với đất, đá, cát sỏi làm vật tư thiết kế xây dựng. Và ở Nước Ta, thời xưa truyền lại cách làm nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô tạo ra lớp vật tư cứng, mát về mùa hè và ấm vào mùa đông …
Mặc dù composite là vật tư đã có từ lâu, nhưng ngành khoa học về vật tư composite chỉ mới hình thành gắn với sự Open trong công nghệ tiên tiến sản xuất tên lửa ở Mỹ từ những năm 1950. Từ đó đến nay, khoa học công nghệ tiên tiến vật tư composite đã tăng trưởng trên toàn quốc tế và có khi thuật ngữ “ vật tư mới ” đồng nghĩa tương quan với “ vật tư composite ”
Thành phần cấu tạo của Composite
Nhìn chung, mỗi vật tư composite gồm một hay nhiều pha gián đoạn được phân bổ trong một pha liên tục duy nhất. ( Pha là một loại vật tư thành phần nằm trong cấu trúc của vật tư composite. ) Pha liên tục gọi là vật tư nền ( matrix ), thường làm trách nhiệm link những pha gián đoạn lại. Pha gián đoạn được gọi là cốt hay vật tư tăng cường ( reinforcement ) được trộn vào pha nền làm tăng cơ tính, tính kết dính, chống mòn, chống xước …
THÀNH PHẦN CỐT
Nhóm sợi khoáng chất : sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi gốm ; nhóm sợi tổng hợp không thay đổi nhiệt : sợi Kermel, sợi Nomex, sợi Kynol, sợi Apyeil. Các nhóm sợi khác ít phổ cập hơn : sợi gốc thực vật ( gỗ, xenlulô ) : giấy, sợi đay, sợi gai, sợi dứa, sơ dừa, … ; sợi gốc khoáng chất : sợi Amiăng, sợi Silic, … ; sợi nhựa tổng hợp : sợi polyeste ( tergal, dacron, térylène, .. ), sợi polyamit, … ; sợi sắt kẽm kim loại : thép, đồng, nhôm, …
Sợi thuỷ tinh : Sợi thủy tinh, được kéo ra từ những loại thủy tinh kéo sợi được ( thủy tinh dệt ), có đường kính nhỏ vài chục micro mét. Khi đó những sợi này sẽ mất những điểm yếu kém của thủy tinh khối, như : giòn, dễ nứt gẫy, mà trở nên có nhiều ưu điểm cơ học hơn. Thành phần của thủy tinh dệt hoàn toàn có thể chứa thêm những khoáng chất như : silic, nhôm, magiê, … tạo ra những loại sợi thủy tinh khác nhau như : sợi thủy tinh E ( dẫn điện tốt ), sợi thủy tinh D ( cách điện tốt ), sợi thủy tinh A ( hàm lượng kiềm cao ), sợi thủy tinh C ( độ bền hóa cao ), sợi thủy tinh R và sợi thủy tinh S ( độ bền cơ học cao ). Loại thủy tinh E là loại phổ cập, những loại khác thường ít ( chiếm 1 % ) được sử dụng trong những ứng dụng riêng không liên quan gì đến nhau .
Sợi Bazan : Tương tự như sợi thủy tinh, chỉ có điều khác là được làm từ đá Bazan
Sợi hữu cơ : Sợi kenvlar cấu trúc từ hợp chất hữu cơ cao phân tử aramit, được gia công bằng chiêu thức tổng hợp ở nhiệt độ thấp ( – 10 °C ), tiếp theo được kéo ra thành sợi trong dung dịch, sau cuối được sử lý nhiệt để tăng mô đun đàn hồi. Sợi kenvlar và tổng thể những sợi làm từ aramit khác như : Twaron, Technora, … có giá thành thấp hơn sợi thủy tinh như cơ tính lại thấp hơn : những loại sợi aramit thường có độ bền nén, uốn thấp và dễ biến dạng cắt giữa những lớp .
Sợi Cacbon : Sợi cacbon chính là sợi graphit ( than chì ), có cấu trúc tinh thể mặt phẳng, tạo thành những lớp link với nhau, nhưng cách nhau khoảng chừng 3,35 A °. Các nguyên tử cacbon link với nhau, trong một mặt phẳng, thành mạng tinh thể hình lục lăng, với khoảng cách giữa những nguyên tử trong mỗi lớp là 1,42 A °. Sợi cacbon có cơ tính tương đối cao, có loại gần tương tự với sợi thủy tinh, lại có năng lực chịu nhiệt cực tốt .
Sợi Bor : Sợi Bor hay Bore ( ký hiệu hóa học là B ), là một dạng sợi gốm thu được nhờ chiêu thức kết tủa. Sản phẩm thương mại của loại sợi này hoàn toàn có thể ở những dạng : dây sợi dài gồm nhiều sợi nhỏ song song, băng đã tẩm thấm dùng để quấn ống, vải đồng phương .
Sợi Cacbua Silic : Sợi Cacbua Silic ( công thức hóa học là : SiC ) cũng là một loại sợi gốm thu được nhờ kết tủa .
Cốt vải : Cốt vải là tổ hợp thành mặt phẳng ( tấm ), của vật tư cốt sợi, được triển khai bằng công nghệ tiên tiến dệt. Các kỹ thuật dệt vải truyền thống lịch sử thường hay dùng là : kiểu dệt lụa trơn, kiểu dệt xa tanh, kiểu dệt vân chéo, kiểu dệt vải mô đun cao, kiểu dệt đồng phương. Kiểu dệt là cách đan sợi, hay còn gọi là kiểu chéo sợi. Kỹ thuật dệt hạng sang còn có những kiểu dệt đa phương như : bện, tết, và kiểu dệt thể tích tạo nên vải đa phương .
VẬT LIỆU NỀN
Chất liệu nền polyme nhiệt rắn : Nhựa polyeste và nhóm nhựa cô đặc như : nhựa phenol, nhựa furan, nhựa amin, nhựa epoxy. Nhựa epoxy được sử dụng nhiều ( sau polyeste không no ) trong công nghiệp composite. Do những đặc tính cơ học cao của nhựa epoxy, người ta sử dụng nó để tạo ra những composite có độ bền cao dùng cho nghành sản xuất máy bay, thiên hà, tên lửa v.v … Nhựa epoxy có những đặc tính cơ học như ( kéo, nén, uốn, va đập và từ biến v.v.. ) hơn polyeste .
Chất liệu nền polyme nhiệt dẻo : Nền của vật tư là nhựa nhiệt dẻo như : PVC, nhựa polyetylen, nhựa polypropylen, nhựa polyamit, …
Chất liệu nền sắt kẽm kim loại : Vật liệu compozit nền sắt kẽm kim loại có modun đàn hồi rất cao hoàn toàn có thể lên tới 110 GPa. Do đó yên cầu chất gia cường cũng có modun cao. Các sắt kẽm kim loại được sử dụng nhiều là : nhôm, niken, đồng .
PHÂN LOẠI COMPOSITE
+ Vật liệu composite polyme
+ Vật liệu composite cacbon-cacbon
+ Vật liệu composite gốm
+ Vật liệu composite sắt kẽm kim loại
+ Vật liệu composite tạp lai
Theo thực chất hoàn toàn có thể chia thành vật tư nền và cốt
Composite nền hữu cơ : Composite nền giấy ( cáctông ), composite nền nhựa, nền nhựa đường, nền cao su đặc ( tấm hạt, tấm sợi, vải bạt, vật tư chống thấm, lốp xe hơi xe máy ), … Loại nền này thường hoàn toàn có thể tích hợp với mọi dạng cốt liệu, như : sợi hữu cơ ( polyamit, kevlar ( là sợi aramit cơ tính cao ), .. ), sợi khoáng ( sợi thủy tinh, sợi cacbon, … ), sợi sắt kẽm kim loại ( Bo, nhôm, … ). Vật liệu composite nền hữu cơ chỉ chịu được nhiệt độ tối đa là khoảng chừng 200 ÷ 300 °C .
Composite nền khoáng chất : Bê tông, bê tông cốt thép, composite nền gốm, composite cacbon – cacbon. Thường loại nền này tích hợp với cốt dạng : sợi sắt kẽm kim loại ( Bo, thép, … ), hạt sắt kẽm kim loại ( chất gốm kim ), hạt gốm ( gốm cacbua, gốm Nitơ, … ) .
Composite nền sắt kẽm kim loại : nền kim loại tổng hợp titan, nền kim loại tổng hợp nhôm, … Thường phối hợp với cốt liệu dạng : sợi sắt kẽm kim loại ( Bo, … ), sợi khoáng ( cacbon, SiC, … ). Composit nền sắt kẽm kim loại hay nền khoáng chất hoàn toàn có thể chịu nhiệt độ tối đa khoảng chừng 600 ÷ 1.000 °C ( nền gốm tới 1.000 °C ) .
Theo hình dạng cốt liệu :
Vật liệu composite cốt sợi: Sợi là loại vật liệu có một chiều kích thước (gọi là chiều dài) lớn hơn rất nhiều so với hai chiều kích thước không gian còn lại. Theo hai chiều kia chúng phân bố gián đoạn trong vật liệu composite, còn theo chiều dài thì chúng có thể ở dạng liên tục hay gián đoạn. Ta thường thấy các loại vật liệu cốt sợi này gắn liền với từ composite trong tên gọi. Các sản phẩm composite dân dụng thường là được chế tạo từ loại vật liệu composite cốt sợi, trên nền nhựa là chủ yếu.
Vật liệu composite cốt hạt : Hạt là loại vật tư gián đoạn, khác sợi là không có kích cỡ ưu tiên. Loại vật tư composite cốt hạt phổ cập nhất chính là bê tông, thường lại được gọi ngắn gọn chỉ là bê tông, nên ta thường thấy cái được gọi là composite lại là vật tư composite cốt sợi .
Vật liệu composite cốt hạt và sợi : Bê tông là một loại composite ( hay compozit ) nền khoáng chất. Khi bê tông phối hợp với cốt thép tạo nên bê tông cốt thép, thì đá tự tạo tạo thành từ xi-măng là vật tư nền, những cốt liệu bê tông là cát vàng và đá dăm thì là cốt hạt, còn cốt thép trong bê tông là cốt sợi. la gi .
CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
– Công nghệ khuôn tiếp xúc
– Lát tay
– Phun
– Lát máy
– Công nghệ khuôn với diaphragm đàn hồi
– Khuôn chân không
– Khuôn chân không – autoclave
– Khuôn ép diaphragm
– Công nghệ tẩm áp lực đè nén
– Tẩm áp lực đè nén trong điều kiện kèm theo thường
– Tẩm áp lực đè nén trong chân khônG
– Công nghệ dập trong khuôn : Dập trực tiếp, dập đúc, dập ép nóng
– Công nghệ quấn
CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ
– Máy quấn
– Công nghệ pulltrusion
MỘT SỐ SẢN PHẨM TỪ NHỰA COMPOSITE
– Vỏ động cơ tên lửa
– Vỏ tên lửa, máy bay, tàu vũ trụ
– Bình chịu áp lực đè nén cao .
– Ống dẫn xăng dầu composite hạng sang 3 lớp ( Sử dụng công nghệ tiên tiến cuốn ướt của Nga và những tiêu chuấn sản xuất ống dẫn xăng, dầu ) .
– Ống dẫn nước sạch, nước thô, nước nguồn composite ( hay còn gọi là ống nhựa cốt sợi thủy tinh ) ;
– Ống dẫn nước thải, dẫn hóa chất composite ;
– Ống thủy nông, ống dẫn nước nguồn qua vùng nước ngậm mặn, nhiễm phèn ;
– Vỏ bọc những loại bồn bể, thùng chứa hàng, mặt bàn và ghế, trang trí nội thất bên trong, tấm panell composite ;
– Hệ thống ống thoát rác nhà cao tầng liền kề ;
– Hệ thống sứ cách điện, sứ polymer, sứ cilicon, sứ epoxy những loại sứ chuỗi, sứ đỡ, sứ cầu giao, sứ trong những bộ thiết bị điện, chống sét, cầu chì ;
– Lốp xe xe hơi, xe máy, xe đạp điện ;
– Vỏ tầu thuyền composite ( vỏ lãi ) … ..
– Thùng rác công cộng
– Mô hình đồ chơi trẻ nhỏ
Theo Từ điển Bách khoa
Hiện nay Ánh Dương đang áp dụng Composite vào các sản phẩm bồn bể composite, bồn composite xử lý nước thải, bồn composite chứa hóa chất, bồn composite chứa nước sạch, tháp hấp thụ bằng composite, hoặc bọc phủ composite…..
