Để tạo ra những sản phẩm đạt chuẩn chất lượng, quy trình đổ khuôn nhựa composite đóng vai trò vô cùng quan trọng. Bài viết dưới đây, Việt Phát Composite sẽ chia sẻ chi tiết các bước trong quy trình đổ khuôn nhựa composite, giúp bạn dễ dàng thực hiện.
Quy trình đổ khuôn nhựa composite
Tạo khuôn mẫu
Trong kỹ thuật đổ khuôn nhựa composite, việc chuẩn bị khuôn mẫu là bước đầu tiên và quan trọng nhất để định hình sản phẩm. Khuôn có thể được chế tạo từ gỗ, kim loại hoặc nhựa chuyên dụng, tùy thuộc vào độ phức tạp và yêu cầu kỹ thuật. Một khuôn mẫu chuẩn sẽ giúp thành phẩm composite đạt được hình dạng chính xác, đồng thời đảm bảo tính thẩm mỹ và độ bền. Trong thực tế sản xuất, khuôn còn quyết định đến độ mịn, độ cứng cũng như khả năng chống biến dạng của sản phẩm sau khi tháo khuôn.
Vệ sinh và quét chống dính
Sau khi đã có khuôn mẫu, công đoạn tiếp theo là vệ sinh kỹ bề mặt khuôn để loại bỏ bụi bẩn, hoặc tạp chất có thể ảnh hưởng đến quá trình gia công nhựa composite. Một bề mặt khuôn sạch sẽ giúp nhựa bám dính đồng đều hơn. Tiếp đó, cần phủ lên khuôn một lớp chất chống dính chuyên dụng. Lớp phủ này đóng vai trò ngăn nhựa composite bám chặt vào khuôn, giúp việc tháo sản phẩm sau khi đúc trở nên dễ dàng mà không làm hỏng cấu trúc.
Phủ keo polyester
Trước khi đổ hỗn hợp nhựa, người thợ thường phủ một lớp Gelcoat lên bề mặt khuôn. Gelcoat không chỉ mang lại độ bóng và tính thẩm mỹ cho sản phẩm, mà còn tăng khả năng chống chịu với môi trường, chống tia UV, chống thấm nước và hóa chất ăn mòn. Sau lớp Gelcoat, nhựa polyester được phủ đều khắp bề mặt khuôn. Ở một số trường hợp đặc biệt, nhựa epoxy cũng được sử dụng nhằm tăng độ bền cơ học và khả năng kết dính. Đây là bước quan trọng để tạo nền liên kết vững chắc cho các lớp vật liệu gia cường tiếp theo.
Đắp vật liệu gia cường
Khi lớp keo polyester đã được phủ đều, bước kế tiếp là đắp vật liệu gia cường như sợi thủy tinh, sợi carbon hoặc sợi aramid. Những loại sợi này giúp tăng cường khả năng chịu lực, chống nứt và nâng cao độ bền cơ học cho thành phẩm. Quá trình đắp thường được thực hiện nhiều lần (2–3 lớp) để tạo thành một kết cấu composite chắc chắn. Mỗi lớp đều được ép chặt nhằm loại bỏ bọt khí và đảm bảo nhựa thấm đều vào từng sợi.
Chờ khô và tách khuôn
Khi đã hoàn tất các bước phủ nhựa polyester và đắp vật liệu gia cường như sợi thủy tinh hoặc sợi carbon, sản phẩm composite cần được để yên trong một khoảng thời gian nhất định để nhựa có thể lưu hóa và khô hoàn toàn. Thời gian chờ khô phụ thuộc vào loại nhựa được sử dụng (polyester, epoxy), tỷ lệ chất xúc tác và điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm. Trong điều kiện thường bạn sẽ cần đến 5 giờ để thành phẩm khô hoàn toàn.
Khi lớp nhựa composite đã cứng lại, người thợ tiến hành tách khuôn. Nhờ lớp chống dính đã phủ từ trước, quá trình tháo khuôn trở nên dễ dàng và không gây tổn hại đến bề mặt sản phẩm. Sau khi lấy ra khỏi khuôn, sản phẩm thường được xử lý tiếp bằng các công đoạn mài, đánh bóng để loại bỏ phần dư thừa, làm mịn các cạnh và gia tăng tính thẩm mỹ.
Các phương pháp đổ khuôn nhựa composite phổ biến
Phương pháp lăn tay
Phương pháp lăn tay là kỹ thuật đổ khuôn nhựa composite phổ biến và đơn giản nhất, thường được áp dụng trong sản xuất thủ công hoặc quy mô nhỏ. Người thợ sẽ đặt từng lớp sợi thủy tinh, sợi carbon hoặc sợi aramid lên khuôn, sau đó dùng chổi hoặc con lăn để thấm nhựa polyester hoặc epoxy vào lớp sợi. Quá trình này giúp nhựa thấm đều, loại bỏ bọt khí và tạo thành lớp composite chắc chắn. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí thấp, thiết bị đơn giản, dễ thực hiện; tuy nhiên, sản phẩm có thể không đạt độ đồng nhất cao và phụ thuộc nhiều vào tay nghề thợ.
Phương pháp phun sợi
Trong phương pháp phun sợi, sợi thủy tinh được cắt nhỏ bằng máy cắt và phun trực tiếp cùng nhựa lỏng lên khuôn thông qua súng phun chuyên dụng. Kỹ thuật này thường sử dụng kết hợp với nhựa polyester để tăng tốc độ sản xuất và phủ kín bề mặt nhanh chóng. Ưu điểm nổi bật là tiết kiệm thời gian, thích hợp cho sản phẩm có bề mặt lớn như thuyền composite, bồn chứa FRP, vỏ ô tô. Tuy nhiên, nhược điểm là khó kiểm soát chính xác tỷ lệ sợi và nhựa sẽ phun ra, điều này làm dẫn đến chất lượng có thể không đồng đều.
Quấn sợi
Phương pháp quấn sợi là kỹ thuật tiên tiến hơn, được ứng dụng nhiều trong sản xuất ống dẫn, bình áp lực, bồn composite và linh kiện hàng không. Trong quy trình này, các sợi gia cường như sợi thủy tinh, sợi carbon được tẩm nhựa và quấn liên tục quanh khuôn quay tròn theo các góc quấn khác nhau. Cách bố trí này giúp sản phẩm có độ bền cơ học vượt trội, khả năng chịu áp lực cao và chống biến dạng tốt. Mặc dù yêu cầu máy móc hiện đại và chi phí đầu tư lớn hơn, nhưng phương pháp quấn sợi lại mang đến những thành phẩm chất lượng cao, độ chính xác và tính đồng nhất vượt trội so với các phương pháp thủ công.
Ưu điểm của phương pháp đổ khuôn nhựa composite
Giúp thành phẩm có sự đồng nhất cao
Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của phương pháp đổ khuôn nhựa composite là khả năng tạo ra thành phẩm có sự đồng nhất vượt trội. Quá trình đổ khuôn cho phép nhựa composite được phân bố đều trong toàn bộ khuôn, đảm bảo cấu trúc vật liệu ổn định và không xảy ra tình trạng sai lệch về kích thước hay độ bền giữa các sản phẩm.
Giá thành rẻ
Thực tế cho thấy, phương pháp sản xuất nhựa composite bằng khuôn đúc có chi phí hợp lý hơn so với nhiều công nghệ gia công khác như ép nén. Quá trình đổ khuôn không đòi hỏi hệ thống máy móc phức tạp, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư ban đầu cũng như chi phí bảo trì. Ví dụ, khi sản xuất các chi tiết lớn như bồn chứa hóa chất composite, tấm panel composite, vỏ tàu thuyền, phương pháp đổ khuôn giúp giảm thiểu tối đa lãng phí vật liệu, đồng thời vẫn đảm bảo độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòn.
Dễ thực hiện
Quá trình này không yêu cầu kỹ thuật viên phải có tay nghề quá phức tạp, chỉ cần tuân thủ đúng các bước cơ bản như chuẩn bị khuôn, pha trộn nhựa với sợi gia cường, tiến hành đổ và chờ khô. Chính vì thế, phương pháp này rất phù hợp cho cả các xưởng sản xuất nhỏ lẫn doanh nghiệp quy mô lớn, bởi tính linh hoạt và khả năng mở rộng quy trình một cách dễ dàng.
