TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ ĐÚC KÉO
I. Giới thiệu về quy trình vận hành (hoạt động) công nghệ
Pultrusion là một quá trình sản xuất liên tục các profile composite có hình dạng cố định bằng cách kéo sợi
liên tục qua một khuôn nung nóng. Quá trình này cho phép tạo ra các sản phẩm composite có độ dài không
giới hạn, độ chính xác cao và đa dạng về hình dạng với độ bền và độ cứng cao.
II. Ưu điểm và nhược điểm của công nghệ Pultrusion
1) Ưu điểm
- Quá trình dễ dàng đạt được điều khiển tự động, liên tục và chất lượng sản phẩm ổn định, hiệu quả cao
- Độ chính xác cao về hình dạng, kích thước, bất kỳ sản phẩm tuyến tính nào có tiết diện phức tạp đều có
thể được hình thành.
- Sự phân bố của vật liệu gia cường với vị trí chính xác
- Có thể lựa chọn rộng rãi các loại nhựa và vật liệu gia cường để sản xuất
- Cường độ lao động từ thấp đến trung bình, ít tốn kém nhân công
- Về cơ bản không có phế liệu góc trong quy trình và tỷ lệ sử dụng hiệu quả của nguyên liệu thô là cao.
- Chiều dài của sản phẩm chỉ bị giới hạn bởi không gian sản xuất và không liên quan gì đến công suất
thiết bị và các yếu tố quy trình.
2) Nhược điểm
- Chi phí sản xuất cao, đòi hỏi sử dụng các thiết bị và công nghệ cao, dẫn đến chi phí sản xuất cao.
- Yêu cầu kỹ thuật cao trong việc sản xuất và kiểm soát chất lượng sản phẩm.
- Giới hạn về hình dạng sản phẩm (chủ yếu là các sản phẩm có tiết diện cố định như thanh, ống).
4.1. Các bộ phận của quy trình
Công nghệ pultrution được thực hiện bằng một dây chuyền sản xuất liên tục gồm 6 bộ phận chính sau:
bộ phận cấp sợi, bể nhựa, khuôn định hình, khuôn gia nhiệt, máy kéo, máy cắt.
4.2. Vai trò của từng bộ phận
4.2.1. Bộ phận cấp sợi
Bộ phận này đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc cung cấp liên tục các loại sợi như roving, mat,
fabric, veil cho quá trình sản xuất composite. Các sợi này thường được cung cấp dưới dạng cuộn lớn
với trọng lượng từ 15 - 25 kg.
- Chức năng chính:
+ Dự trữ và cung cấp sợi: Bộ phận này chứa một lượng lớn sợi để đảm bảo quá trình sản xuất không
bị gián đoạn.
+ Hướng sợi: Các sợi được kéo ra khỏi cuộn và được định hướng theo đúng yêu cầu của sản phẩm
cuối cùng.
+ Điều chỉnh độ căng: Độ căng của sợi được điều chỉnh một cách chính xác để đảm bảo sự đồng đều
và tránh các vấn đề như xoắn, cọ sát.
- Các loại sợi và cách cấp:
+ Roving: Là loại sợi đơn lẻ được kéo theo phương tiếp tuyến của cuộn để tránh xoắn.
+ Mat, Fabric, Veil: Các loại sợi này có cấu trúc phức tạp hơn và thường được cấp bằng các thiết bị
chuyên dụng.
Bảng so sánh các loại sợi
Loại sợi Đặc điểm chính Ưu điểm Nhược điểm Ứng dụng điển hình
Roving Sợi liên tục Độ bền cao, định hướng dễ Khó xử lý Ống composite, profile
Mat Tấm sợi ngắn Dễ sử dụng, giá rẻ Độ bền không cao Lớp lót, lớp phủ
Fabric Tấm sợi dệt Bề mặt mịn, dễ cắt Giá thành cao hơn Lớp bề mặt, RTM
Veil Tấm sợi mỏng Thấm nhựa tốt Dễ bị rách Lớp phủ bề mặt
- Yêu cầu kỹ thuật:
+ Độ đồng đều: Độ căng của sợi phải đồng đều để đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng.
+ Tránh xoắn: Sợi cần được kéo thẳng để tránh hiện tượng xoắn gây ảnh hưởng đến quá trình định
hình.
+ Tính liên tục: Việc cung cấp sợi phải liên tục để đảm bảo quá trình sản xuất không bị gián đoạn.
- Tầm quan trọng: Nếu bộ phận này hoạt động không tốt, nó có thể gây ra nhiều vấn đề như:
+ Sản phẩm bị lỗi: Do sợi không đều, xoắn hoặc bị đứt.
+ Giảm năng suất: Do quá trình sản xuất bị gián đoạn.
+ Tăng chi phí: Do phải sửa chữa và thay thế các bộ phận.
4.2.2. Bộ phận thấm nhựa
Trong quá trình pultrusion, có một số phương pháp thấm nhựa vào sợi để tạo ra vật liệu composite.
Dưới đây là một số phương pháp phổ biến:
a, Bể nhúng (Bath Impregnation):
Sợi được kéo qua một bể chứa nhựa lỏng, nhờ đó nhựa thấm vào sợi. Đây là phương pháp đơn giản và
hiệu quả nhất, làm tăng độ bền và khả năng chống ẩm cho sợi.
b, Thấm nhựa bằng áp suất (Pressure Impregnation)
Quy trình: Là một phương pháp nâng cao trong quá trình xử lý sợi, sợi được đặt trong một buồng kín
chứa nhựa. Sau đó, áp suất được tăng lên để đẩy nhựa thấm sâu vào cấu trúc của sợi.
Ưu điểm:
+ Đảm bảo nhựa thấm đều và kỹ, giúp cải thiện đáng kể tính chất cơ học của sợi.
+ Giảm thiểu bọt khí và các phần khuyết trong quá trình thấm nhựa.
c, Thấm nhựa bằng chân không (Vacuum Impregnation)
- Quy trình:
+ Sợi được đặt trong một buồng chân không.
+ Không khí và bọt khí trong sợi được loại bỏ bằng chân không.
+ Sau đó, nhựa được bơm vào buồng, cho phép nhựa thấm sâu vào sợi mà không bị cản trở bởi không
khí.
- Ưu điểm:
+ Đảm bảo nhựa thấm đều và sâu vào sợi tốt nhất, cải thiện tính chất cơ học.
+ Giảm thiểu rủi ro xuất hiện bọt khí cao nhất, giúp sản phẩm cuối cùng có chất lượng cao hơn.
d, Thấm nhựa bằng phun (Spray Impregnation)
Là một phương pháp độc đáo trong xử lý sợi.
- Quy trình:
+ Nhựa được phun trực tiếp lên sợi khi sợi đang được kéo qua một khu vực phun.
+ Hệ thống phun được điều chỉnh để đảm bảo lượng nhựa phù hợp và phân bố đều trên sợi.
- Ưu điểm:
+ Phương pháp này cho phép kiểm soát chính xác lượng nhựa thấm vào sợi.
+ Thích hợp cho các ứng dụng đặc biệt, nơi yêu cầu tính chất cụ thể hoặc thiết kế độc đáo.
e, Thấm nhựa bằng lăn (Roller Impregnation)
Trong hầu hết các quy trình pultrusion, bể thấm nhựa là một phần thiết yếu, có chức năng thẩm thấu
nhựa vào cấu trúc sợi. Tại bộ phận này, sợi được dẫn qua một chuỗi các trục lăn hoặc thanh, giúp kéo
căng và dàn trải đồng đều trên bề mặt trục.
Quá trình này diễn ra thông qua một chuỗi các hoạt động sau:
- Kéo căng sợi: Sự kéo căng giúp ngăn ngừa tình trạng sợi bị chùn hoặc rối, đồng thời đảm bảo rằng
hướng sợi được điều chỉnh chính xác.