ĐỊNH NGHĨA VỀ COMPOSITES:
Composites là sự kết hợp của hai hoặc nhiều vật liệu tạo thành một vật liệu mới có các đặc tính vượt trội hơn so với các thành phần riêng lẻ ban đầu. Một vật liệu ở dạng hạt hoặc sợi, được gọi là vật liệu gia cường hoặc pha rời. Loại còn lại là chất rắn có thể định hình, được gọi là vật liệu nền hoặc pha liên tục. Vùng mà tiếp xúc giữa vật liệu gia cường và vật liệu nền được gọi là mặt tiếp xúc. Tính chất của Composite được xác định bởi tương tác hóa học và cơ học của các vật liệu kết hợp. Gỗ và bê tông cũng là vật liệu Composite theo định nghĩa này.
Tài liệu này chỉ giới hạn trong một ứng dụng nhỏ của vật Composites được gọi là Nhựa gia cường sợi (Fiber Reinforced Plastic hay viết tắt là FRP) kết hợp các sợi thủy tinh hoặc vật liệu khác (vật liệu gia cường) với nhựa nhiệt rắn và/hoặc nhựa nhiệt dẻo (vật liệu nền).
FRP/COMPOSITES LÀ GÌ?
Fiber Reinforced Plastic (FRP) – Nhựa gia cường sợi thường được biết là nhựa gia cường sợi thủy tinh, được phát triển thương mại sau Thế chiến thứ hai. Kể từ thời điểm đó, việc sử dụng sợi thủy tinh đã phát triển nhanh chóng.
Thuật ngữ “nhựa gia cường sợi thủy tinh” mô tả một loại nhựa dẻo nhiệt rắn được gia cố bằng các sợi thủy tinh. Trong hướng dẫn này, các thuật ngữ chung như “Nhựa gia cường sợi thủy tinh/FRP/ Composites” sẽ được sử dụng để mô tả về vật liệu cực kỳ hữu ích này.
Nhựa có hai loại khác nhau – nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo. Trên thực tế, nhựa nhiệt rắn duy trì hình dạng của chúng ở nhiệt độ cao hơn và không thể bị nóng chảy và định hình lại. Nhựa nhiệt dẻo sẽ nóng chảy ở một nhiệt độ nhất định (gọi là điểm nhiệt nóng chảy) và có thể đông đặc thành hình dạng mới bằng cách làm lạnh đến nhiệt độ bình thường. Nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo sẽ được mô tả chi tiết hơn trong phần “Nhựa” của tài liệu này.
Sợi gia cường bao gồm sợi thủy tinh, carbon, aramid và các vật liệu nhân tạo và tự nhiên khác được mô tả thêm trong phần “vật liệu gia cường” của tài liệu này. Chúng được sử dụng dưới nhiều hình thức và kết hợp để cung cấp các đặc tính cần thiết.
Đặc tính của nhựa xác định các tính chất hóa học, điện, và ảnh hưởng về nhiệt của sản phẩm FRP. Trong khi sợi cung cấp khả năng chịu lực, độ ổn định kích thước và khả năng chịu nhiệt. Các chất phụ gia cung cấp màu sắc, quyết định độ hoàn thiện bề mặt, và ảnh hưởng đến nhiều đặc tính khác
như chống thời tiết và chống cháy.
Quá trình xử lý FRP/Composites liên quan đến các phản ứng hóa học phức tạp. Các đặc tính cuối cùng được xác định bởi nhiều yếu tố bao gồm loại, số lượng và thành phần của vật liệu gia cường và vật liệu nền. Ngoài ra, việc sử dụng các chất phụ gia có thể ảnh hưởng lớn đến các đặc tính của FRP/Composit.
LỢI ÍCH VÀ TÍNH NĂNG CỦA FRP /COMPOSITE:
Có nhiều lợi ích thu được khi sử dụng vật liệu FRP/Composites. Những lợi ích và đặc điểm này cần được xem xét sớm trong quá trình thiết kế.
KHẢ NĂNG CHỐNG ĂN MÒN
FRP/Composites không bị rỉ sét, ăn mòn hoặc phân hủy, và chúng chống lại sự tấn công của hầu hết các hóa chất công nghiệp và gia dụng. Tính chất này đã được áp dụng cho các ứng dụng trong môi trường ăn mòn như trong các ngành công nghiệp xử lý hóa chất và xử lý nước. Khả năng chống ăn mòn mang lại tuổi thọ cao và ít phải bảo dưỡng, đặc biệt trong các ứng dụng hàng hải từ thuyền buồm và tàu quét mìn đến tường chắn sóng và dàn khoan dầu ngoài khơi.
CƯỜNG ĐỘ CAO, NHẸ
FRP/Composites đạt tỷ số độ chịu lực/trọng lượng cao vượt nhôm hoặc thép. FRP/ Composites nhẹ, có độ chịu lực cao là sự lựa chọn hợp lý bất cứ mục đích nào muốn giảm trọng lượng, chẳng hạn như các thành phần cho ngành công nghiệp vận tải.
ĐỘ ỔN ĐỊNH KÍCH THƯỚC
FRP/Composites có độ ổn định kích thước cao dưới các ứng suất vật lý, môi trường, và nhiệt khác nhau. Đây là một trong những đặc tính hữu ích nhất của FRP/Composites.
HỢP NHẤT CÁC BỘ PHẬN VÀ GIẢM THIỂU DỤNG CỤ
Một sản phẩm bằng kim loại thường phải sử dụng nhiều chi tiết liên kết để liên kết các phụ kiện rời lại với nhau. Trong khi đó, một sản phẩm bằng FRP/Composites tương tự thường bao gồm tất cả các chi tiết và các chốt liên kết trong một khối duy nhất, giúp giảm thời gian lắp ráp và xử lý, đơn giản hóa hàng lưu kho và giảm chi phí sản xuất.
Công cụ dùng để sản xuất FRP/Composite cũng đơn giản hơn so với công cụ sản xuất sản phẩm bằng kim loại.
ĐẶC TÍNH CÁCH ĐIỆN VÀ CHỐNG THẤM TỐT
Các đặc tính cách điện tuyệt vời và chống thấm tốt của FRP/Composites đủ điều kiện để sử dụng chúng trong các ứng dụng hỗ trợ chính như vỏ bộ ngắt mạch và những nơi cần khả năng chống thấm như vỏ du thuyền, tàu biển.
ÍT XỬ LÝ HOÀN THIỆN BỀ MẶT
Màu bề mặt có thể được trộn trong quá trình sản xuất sản phẩm FRP/Composites và là một phầm không thể tách rời trên sản phẩm, thường không cần phải sơn phủ. Điều này đặc biệt hiệu quả về chi phí đối với các bộ phận lớn như bồn/phòng tắm. Ngoài ra, trên các thành phần quan trọng bao che bên ngoài, đòi hỏi bề mặt đạt tiêu chuẩn loại “A”.
GIẢM CHI PHÍ DỤNG CỤ
Bất kể sử dụng phương pháp sản xuất nào, dụng cụ để sản xuất sản phẩm FRP/Composites thường chiếm một phần nhỏ giá thành sản phẩm. Kể cả việc sản xuất số lượng lớn hoặc số lượng nhỏ, chi phí dụng cụ thường thấp hơn đáng kể so với công cụ sản xuất một bộ phận tương tự bằng kim loại.
THIẾT KẾ LINH HOẠT
Không có vật liệu nào mang lại sự linh hoạt trong thiết kế như FRP/Composites. Các ứng dụng của FRP/Composites hiện nay rất khác nhau. Chúng bao gồm từ vỏ và boong tàu đánh cá thương mại đến chắn bùn xe tải, từ ăng-ten TV hình parabol đến ghế ngồi, và từ vỏ đèn ngoài trời cho đến phễu chứa hạt. Khả năng ứng dụng của composite chỉ bị hạn chế bởi khả năng tưởng tượng của các kỹ sư thiết kế.
