Tiếng Việt English

Vật liệu composite – FRP grating

vật liệu frp grating hay còn gọi là composite grating

Vật liệu composite là gì?

Vật liệu composite, còn gọi là vật liệu tổng hợp, vật liệu compozit, hay composite grating là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu khác nhau tạo nên vật liệu mới có tính năng hơn hẳn các vật liệu ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ. (Theo Wikipedia)

* Lịch sử hình thành và phát triển
* Phân loại vật liệu composite
* Công nghệ chế tạo
* Vật liệu composite dưới hình thức thông dụng FRP grating

* Lịch sử hình thành và phát triển:

Những vật liêu tổng hợp đơn giản đã có từ rất xa xưa. Khoảng 5000 năm trước công nguyên, người Ai Cập đã biết cách trộn những viên đá nhỏ vào đất trước khi làm gạnh để tránh tình trạng cong vênh khi phơi nắng. Hay người Hy Lạp cổ cũng biết cách lấy mật ong trộn với đất đá, cát, sỏi để tạo thành vật liệu xây dựng và người Việt Nam từ thuở xưa đã tự xây nhà bằng bùn trộn với rơm băm nhỏ để trát vách nhà, khi khô lớp hợp chất đã được trát vào sẽ trở nên rắn chắc hơn.

Papier-mâché, một hỗn hợp giấy và keo, đã được sử dụng hàng trăm năm nay.

Chất dẻo được gia cố bằng sợi nhân tạo đầu tiên là bakelite có niên đại từ năm 1907, mặc dù các polyme tự nhiên như sáp trước đó.

Một trong những hỗn hợp phổ biến nhất và quen thuộc là sợi thủy tinh, trong đó sợi thủy tinh nhỏ được nhúng trong một vật liệu polyme (thường là một epoxy hoặc polyester). Sợi thủy tinh tương đối cứng tuy nhiên cũng rất giòn, trong khi polyme có độ dẻo và linh hoạt nhưng cũng yếu. Với kết hợp mang tính sáng tạo đó, sợi thủy tinh sau khi nhúng vào vật liệu polyme trở nên cứng cáp, vững chắc hơn so với ban đầu và nhờ thành phần polyme mà vật liệu có được độ dẻo nhất định, trở nên dễ uốn nắn hơn.

Mặc dù, đã có từ rất lâu đời nhưng mãi đến những năm 1950 ngành khoa học vật liệu composite mới được hình thành và xuất hiện trong công nghệ chế tạo tên lửa của Mỹ. Kể từ đó “vật liệu mới”, vật liệu composite mới thật sự ra đời và phát triển trên toàn thế giới.


* Phân loại vật liệu composite:

- Vật liệu tổng hợp polyme

- Vật liệu tổng hợp cacbon-cacbon

- Đây là vật liệu nền cacbon cốt sợi cacbon.

- Vật liệu tổng hợp gốm

- Vật liệu tổng hợp kim loại

- Vật liệu tổng hợp tạp lai

- Gỗ tổng hợp

Gỗ tổng hợp (WPC - wood plastic composite) là một loại vật liệu tổng hợp được ép tạo hình từ bột gỗ và nhựa, ngoài ra nó còn được phối trộn thêm các chất phụ gia như chất tạo màu, chất ổn định, chất gia cường, chất chống cháy.

frp grating màu đỏ

Phân loại theo bản chất vật liệu nền và cốt

Tổng hợp trên nền hữu cơ: composite nền giấy (cáctông), composite nền nhựa, nền nhựa đường, nền cao su (tấm hạt, tấm sợi, vải bạt, vật liệu chống thấm, lốp ô tô xe máy)... Loại nền này thường có thể kết hợp với mọi dạng cốt liệu như: sợi hữu cơ (polyamit, kevlar - là sợi aramit có cơ tính cao...), sợi khoáng (sợi thủy tinh, sợi cacbon...), sợi kim loại (Bo, nhôm...). Trên nền hữu cơ vật liệu composite chỉ chịu được nhiệt độ tối đa trong khoảng 200 đến 300 °C.

Tổng hợp trên nền khoáng chất: bê tông, bê tông cốt thép, composite nền gốm, composite cacbon - cacbon. Loại nền này thường kết hợp với các dạng cốt như: sợi kim loại (Bo, thép...), hạt kim loại (chất gốm kim), hạt gốm (gốm cacbua, gốm Nitơ...). Trên nền khoáng chất vật liệu composite có khả năng chịu nhiệt tối đa nằm vào khoảng 600 đến 1000 °C.

Tổng hợp trên nền kim loại: nền hợp kim titan, nền hợp kim nhôm... Thường kết hợp với cốt liệu dạng: sợi kim loại (Bo...), sợi khoáng (cacbon, SiC...). Cũng như vật liệu composite trên nền khoáng chất, vật liệu composite trên nền kim loại có khả năng chịu nhiệt vào khoảng 600 đến 1000 °C


frp grating pultruded mà sắc frp grating đa dạng ứng dụng frp grating

Phân loại theo hình dạng cốt liệu

Vật liệu tổng hợp 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 ứng dụng dân dụng thường là được chế tạo từ loại vật liệu composite cốt sợi, trên nền nhựa là chủ yếu.

Vật liệu tổng hợp cốt hạt

Hạt là loại vật liệu gián đoạn, khác sợi là không có kích thước ưu tiên. Loại vật liệu composite cốt hạt phổ biến 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 liệu composite cốt sợi.

Vật liệu tổng hợp cốt hạt và sợi

Bê tông là một loại tổng hợp (hay compozit) nền khoáng chất. Khi bê tông kết hợp với cốt thép tạo nên bê tông cốt thép, thì đá nhân tạo tạo thành từ xi măng là vật liệu nền, các cốt liệu bê tông là cát vàng và đá dăm thì là cốt hạt, còn cốt thép trong bê tông là cốt sợi.


* Công nghệ chế tạo

- Công nghệ khuôn tiếp xúc

- Lăn 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

- Tẩm áp lực trong điều kiện thường

- Tẩm áp lực 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

Trong đó, công nghệ pulltrusion là qui trình LIÊN TỤC và tự động. Sản phẩm dạng PROFILE (thanh chữ U, chữ I) có tính chất vật lý cũng như hóa học khá tốt, có khả năng thay thế vật liệu truyền thống như sắt thép, nhôm, gỗ trong nhiều ứng dụng. Tỉ lệ phế liệu thấp. Khả năng lựa chọn cái loại nhựa, vật liệu gia cường cũng như cường độ lao động, giá thành khuôn có thể điều chỉnh trong khoảng rộng.

tấm frp grating - composite grating

Vật liệu composite dưới hình thức thông dụng FRP grating

• Khái quát về FRP grating:

FRP grating hay còn được biết đến là lưới nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh hoặc lưới sợi thủy tinh là vật liệu composite được sản xuất bằng cách kết hợp vật liệu nền và sợi thủy tinh. Lưới sợi thủy tinh không bị ăn mòn như các vật liệu kim loại khác nên giảm thiểu được chi phí bảo trì cho người sử dụng.

FRP grating được đúc xen kẽ các lớp định hướng của sợi thủy tinh liên tục cho sức mạnh và nhựa để củng cố các sợi cung cấp hình dạng và chống ăn mòn. Sức mạnh hai chiều tương đối cao vì thế nên vật liệu có thể chịu được các đường cắt trong bảng điều khiển để cho phép đường ống hoặc thiết bị xuyên qua mà không cần hỗ trợ thêm xung quan. Không những thế, lưới sợi thủy tinh còn có khả năng chống va đập cao cũng như khả năng kháng hóa chất tốt.

• Thành phần cấu tạo của FRP grating:

Lưới FRP phủ lót bao gồm các sợi thủy tinh liên tục được bao bọc trong nhựa và được bọc trong một tấm che mặt tráng bảo vệ các sợi và cho phép chất nhựa thấm vào phần ngoài cùng của thanh cũng như thâm nhập giữa các sợi thủy tinh. Điều này đảm bảo cho bề mặt của FRP grating được láng mịn đồng thời chống lại sự ăn mòn của tạp chất và môi trường bề ngoài, với tỷ lệ kính / nhựa cao hơn các sản phẩm đúc. Các thanh riêng lẻ sau đó được lắp ráp bằng thanh chéo và epoxy để gia công cơ khí các thanh tải.

Gỗ lát cũng có cường độ không đổi, với hàm lượng thuỷ tinh cao hơn nhiều, tạo ra khả năng dải lớn hơn các sản phẩm đúc. Sản phẩm này thường được chỉ định trong các ứng dụng yêu cầu kéo dài lớn hơn hoặc tải nặng hơn.Nhiều loại nhựa có thể được sử dụng trong sản xuất FRP grating bao gồm polyester, polyurethane, vinyl este epoxy, polyester isophthalic, orthophthalic và phenolics.

• Ứng dụng của FRP grating:

FRP grating thường được sử dụng trong các môi trường hóa chất đòi hỏi vật liệu phải có khả năng chống ăn mòn cao và những công trình quan tâm đến độ an toàn bám dính của bề mặt. Chẳng hạn như được sử dụng để làm cầu thang, lối đi, hệ thống thoát nước đô thị...

Ngoài ra các ngành công nghiệp còn ứng dụng lưới mờ dạng khuôn trong các dây chuyền đóng chai, nhà máy chế biến thực phẩm, trạm nâng, bể cá thương mại, các cơ sở dầu bôi trơn, các cửa hàng mạ, các cơ sở đóng hộp nước giải khát, các nhà máy hoá chất và các nhà máy giấy và bột giấy.