Chất dẻo hầu như luôn được gia công với chất phụ gia. Bên cạnh chất màu và chất độn, các chất gia cường được sử dụng để cải thiện cơ tính của nguyên liệu ban đầu. So với thép hoặc nhôm, chất dẻo có độ bền thấp. Tuy nhiên điều này có thể được cải thiện bằng cách phối hợp với các vật liệu có độ bền cao. Thí dụ chất dẻo gia cường sợi thủy tinh – vật liệu hỗn hợp rất phổ biến – có thể đạt được độ bền của thép theo hướng của sợi, trong khi tỷ trọng lại thấp hơn tỷ trọng của những kim loại nhẹ.

1.8.1 Cùng Fine Mold tìm hiểu vật liệu composite (vật liệu tổ hợp)

Chất deo dược gia công với chất gia cường được gọi là vật liệu composite. Để gia cường, người ta sử dụng các hạt nhỏ, sợi, lớp sợi hoặc các lớp, thí dụ các loại tấm. Các chất độn dạng hạt nhỏ chủ yếu được sử dụng cho nhựa nhiệt rắn. Chúng cho phép gia tăng độ bền với giá thành hợp lý. Nhựa đàn hồi thường được gia công với các thành phần bồ hóng. Kính an toàn là một hỗn hợp lớp bằng thủy tinh và màng mỏng bằng nhựa.

Thông thường, sợi hoặc lớp sợi được sử dụng cho những ứng dụng đặc biệt yêu cầu độ bền cao.

Để gia cường nhựa nhiệt dẻo, chủ yếu người ta sử dụng các loại sợi ngắn vì có thể xử lý bằng phương pháp đúc phun. Ngoài ra cũng có các tấm vải được dệt bằng sợi nhựa nhiệt (thí dụ PA 6) chung với sợi gia cường. Chúng cho phép chế tạo các chi tiết bằng phương pháp ép nóng.

Nhựa đàn hồi cũng có thể chứa sợi gia cường. Thí dụ dây cua-roa được gia cường với sợi thủy tinh, lốp xe ô tô với sợi thép.

Nhựa nhiệt rắn, đặc biệt các loại nhựa phản ứng, được gia cường bằng sợi. Các cấu kiện có gia cường sợi bằng nhựa polyester (nhựa UP) không bão hòa hoặc nhựa epoxy (nhựa EP) rất bền trước ảnh hưởng hóa chất và có độ bền cao trong khi trọng lượng lại thấp.

1.8.2 Sợi gia cường

Về cơ bản, các vật liệu có dạng sợi đều có thể Polyester xếp vào sợi gia cường nếu chúng làm tăng độ Polyamid bền. Tuy nhiên, tổng quát ta chỉ dùng thuật Hydrocarbon HT ngữ sợi gia cường cho sợi thủy tinh, sợi Aramid aramid và sợi carbon. Đặc biệt các loại sợi Thủy tinh E 1000 2000 3000 này tạo điều kiện để chế tạo các bộ phận giá Độ bền kéo ( N/mm3) trị cao. Các sợi từ bông vải, polyamid hoặc polyester chỉ thích hợp cho những sản phẩm chịu tải thấp.

Sợi thủy tinh (GF)

Sợi gia cường được sử dụng nhiều nhất là sợi thủy tinh. Chúng đặc biệt thích hợp với những đòi hỏi về độ bền kéo, độ bền nén cao đồng thời độ cứng vững không quan trọng. Chất dẻo được gia cường bằng sợi thủy tinh rất bền với sự hao mòn bởi vì sợi thủy tinh có thể được sử dụng trong môi trường có tính xâm thực. Do đó, chúng là loại vật liệu thích hợp cho các bồn chứa trong sản xuất thiết bị hoặc cho vỏ tàu. Chất nhựa được gia cố bằng sợi thủy tinh, hay gọi là composite sợi thủy tinh, có giá tương đối phải chăng.

Sợi aramid (SF)

Sợi aramid (SF) hữu cơ có màu vàng óng, nổi tiếng trên thị trương dưới tên Kevlar, được sử dụng trong áo khoác chống đạn. Vì có khả năng hấp thụ năng lượng cao nên sợi có tính chịu va đập rất tốt. Điều đáng lưu ý là chúng cũng thích hợp cho các cấu kiện nhẹ chịu lực kéo. Sợi có độ giãn nhiệt thấp, nhược điểm là độ bền nén và độ bền uốn thấp.

Sợi carbon (CF)

Sợi carbon được sử dụng cho các bộ phận có độ cứng và độ bền cao. Chúng được ưu tiên sử dụng để tạo các cấu kiện nhẹ chịu tải kéo và tải nén cao. Khả năng truyền dẫn và độ bền động lực của chúng đã phát huy tác dụng trong ngành hàng không và không gian. Cấu kiện làm từ chất dẻo gia cường bằng sợi carbon thường có giá rất cao.

1.8.3 Dạng kết cấu của các sợi (roving)

Các sợi riêng lẻ không xoắn, dài liên tục, được kéo giãn (sợi cơ bản), bằng thủy tinh (đường kính 10 um), aramid hoặc carbon (đường kính 5 um đến 8 um) được gọi là tơ/sợi tơ (filament). Các sợi tơ không xoăn chập lại được gọi là bó tơ thẳng. Từ một số lượng nhất định, nó được gọi là bó sợi (roving). Thí dụ, từ 1000 đến 24000 sợi tơ carbon được chập lại thành bó sợi. Đối với bó sợi được quấn lại, người ta gọi là dây bện. Bó sợi có thể được sử dụng trong phương pháp phun nhựa keo sợi (với bó sợi thủy tinh cắt ngắn) để sản xuất tấm dệt bằng bó sợi hoặc để quấn. Để cải thiện sự bám dính của sợi với nhựa phản ứng, chúng được xử lý với chất tạo kết dính. Bó sợi có thể được cắt thành sợi ngắn (0,1 đến 3 mm) hoặc sợi dài (3 đến 50 mm), gọi là đoạn sợi. Thí dụ khi sử dụng với nhựa keo trộn sợi hay trong hỗn hợp nhựa ép thì đoạn ngắn hơn nhiều. sợi dài từ 3 đến 13 mm. Sợi thủy tinh cho nhựa nhiệt dẻo sử dụng trong đúc phun thưởng ngắn hơn nhiều.

1.8.4 Bán thành phẩm dạng sợi
Bán thành phẩm dạng sợi được chế tạo từ sợi dài liên tục và sợi ngắn hoặc sợi dài. Tấm dệt được hình thành từ sợi dài liên tục (thí dụ bó sợi). Tấm dệt hai chiều cho phép gia cường theo hai chiều. Với những mục đích nhất định, tấm dệt được chế tạo bằng các vật liệu khác nhau (tấm dệt hybrid/ lai ghép), thí dụ sợi carbon và sợi aramid.
Tấm dệt nhiều lớp (tấm dệt kẹp) dùng để sản xuất cấu trúc sandwich. Chúng có cấu tạo ba chiều. Khi ngâm tẩm tấm dệt với nhựa keo thì các chốt cầu bên trong dựng lên và tạo thành tấm sandwich (= vật liệu với hai lớp vỏ trên/dưới và lớp lõi chèn ở giữa).
Qua quy trình dệt, độ bền nén theo chiều song song của sợi bị giảm đi. Do đó dạng tấm lót được sử dụng cho các bộ phận chịu tải cơ học cao. Bên trong tấm lót, các sợi dài liên tục luôn trong tình trạng được kéo giãn một cách lý tưởng hoặc song song, được giữ lại với nhau bằng sự kết dính của giấy hoặc sợi. Tấm lót chỉ có một hướng sợi được gọi là có tính đơn hướng, dùng để gia cường theo một hướng. Ở tấm lót đa hướng, các sợi không chỉ định hướng trên một mặt phẳng (=> gia cường theo nhiều hướng).
Trong phương pháp bện, tấm bện được tạo ra từ bó sợi. Chúng chủ yếu được đan thành các ống mềm, thí dụ ống, bình chứa hoặc các cấu kiện rỗng. Tấm chiếu được sản xuất từ sợi ngắn và sợi dài. Các sợi (hầu hết là sợi thủy tinh) được liên kết rời rạc với nhau thông qua chất kết dính. Những trị số cơ học của chúng gần như bằng nhau theo mọi hướng, tuy nhiên không cao quá. Tấm chiếu có thể được gia công dễ dàng với nhựa keo vì chúng ít cản trở dòng chảy. Tấm đệm được sản xuất bằng cách móc kim lên xuống xuyên qua một lớp nhiều sợi dài sắp xếp vô trật tự. Đặc tính cơ học của chúng chỉ ở mức trung bình.
Giấy cũng được xem là một lớp sợi, làm gia tăng độ bền va đập. Giấy ngâm tấm nhựa epoxy được sử dụng cho các loại gia cố dạng tổ ong trong các bộ phận nhẹ.

1.8.5 Bán thành phẩm được ngâm tẩm trước

Bên cạnh bán thành phẩm sợi còn có các bán thành phẩm được ngâm tẩm trước cho phương pháp ép như nhựa nhiệt dẻo được gia cường bằng tấm đệm thủy tinh. Với nhựa nhiệt rắn, SMC, BMC và các tấm ngâm tẩm trước được đưa vào sử dụng. SMC1 và BMC2 được hình thành từ các sợi dài hoặc sợi ngắn (hầu hết là sợi thủy tinh). Tấm ngâm tẩm trước được hình thành từ sợi liên tục, dùng cho các ứng dụng khác nhau như băng một hướng, băng vải dệt hoặc tấm lót nhiều hướng. Chúng được cung cấp dưới dạng cuộn với giấy trong hoặc màng mỏng và thường được bảo quản ở nhiệt độ thấp (-18 °C).

Nguồn: Sưu tầm