Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10972-5:2015 (hoàn toàn tương đương với ISO 1268-5:2001) quy định về phương pháp chế tạo tấm thử bằng phương pháp quấn sợi đối với chất dẻo gia cường sợi. Dưới đây là phần tóm tắt chi tiết và chuyên sâu các nội dung cốt lõi từ Điều 1 đến Điều 4 của tiêu chuẩn này.

Điều 1: Phạm vi áp dụng

Điều khoản này xác định rõ giới hạn, mục đích và đối tượng áp dụng của phương pháp quấn sợi trong việc chế tạo tấm thử:

• Tiêu chuẩn quy định phương pháp chế tạo các tấm thử bằng chất dẻo gia cường sợi song song (unidirectional) hoặc quấn chéo bằng kỹ thuật quấn sợi (filament winding).
• Các tấm thử được chế tạo theo phương pháp này chủ yếu được sử dụng để gia công thành các mẫu thử tiêu chuẩn nhằm xác định các tính chất cơ lý, cơ học của vật liệu composite nền polyme gia cường sợi.
• Phương pháp này áp dụng chủ yếu cho các hệ nhựa nhiệt rắn (như epoxy, polyester không no, vinyl ester) kết hợp với các loại sợi gia cường liên tục (như sợi thủy tinh, sợi cacbon, sợi aramid).

Điều 2: Tài liệu viện dẫn

Để áp dụng tiêu chuẩn này một cách chính xác và đồng bộ, cần viện dẫn và phối hợp với các tài liệu tiêu chuẩn sau:

• TCVN 10972-1 (ISO 1268-1) về Chất dẻo gia cường sợi - Phương pháp chế tạo tấm thử - Phần 1: Hướng dẫn chung, nhằm đảm bảo tính đồng bộ về chuẩn bị mẫu, điều kiện môi trường thử nghiệm và các yêu cầu kỹ thuật cơ bản.
• Các tiêu chuẩn liên quan đến việc xác định hàm lượng sợi, hàm lượng chất nền (nhựa) và độ rỗng của vật liệu composite sau khi đóng rắn để đánh giá chất lượng tấm thử thu được.

Điều 3: Nguyên tắc thực hiện

Nguyên tắc cốt lõi của phương pháp quấn sợi để chế tạo tấm thử bao gồm các bước kỹ thuật nghiêm ngặt sau:

• Sợi gia cường liên tục được rút ra từ các cuộn sợi dưới một lực căng được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo độ thẳng, độ song song và phân bố đều của sợi trên bề mặt tấm thử.
• Sợi sau đó được dẫn qua một bể thấm ướt chứa hệ nhựa lỏng (hoặc sử dụng sợi đã tẩm sẵn nhựa - prepreg) để đảm bảo nhựa bao phủ hoàn toàn bề mặt sợi và len lỏi vào giữa các sợi đơn.
• Sợi đã tẩm nhựa được quấn lên một trục gá (mandrel) có hình dạng phù hợp (thường là trục gá phẳng hoặc trục gá hình trụ có đường kính lớn) theo một góc quấn và mật độ xác định trước.
• Sau khi hoàn thành quá trình quấn, tấm sợi tẩm nhựa được tiến hành đóng rắn (curing) trong lò nhiệt hoặc ở nhiệt độ phòng theo đúng quy trình công nghệ của hệ nhựa sử dụng, sau đó tách ra khỏi trục gá để thu được tấm thử phẳng hoàn chỉnh.

Điều 4: Thiết bị và vật liệu

Tiêu chuẩn quy định chi tiết về các yêu cầu kỹ thuật đối với trang thiết bị và nguyên vật liệu đầu vào nhằm đảm bảo tính lặp lại và độ chính xác của mẫu thử:

• Thiết bị quấn sợi: Phải có khả năng kiểm soát chính xác lực căng sợi, tốc độ quấn và bước quấn (góc quấn) để đảm bảo tính đồng nhất của tấm thử, tránh hiện tượng chồng chéo sợi không mong muốn hoặc tạo khoảng trống giữa các sợi.
• Trục gá (Mandrel): Phải có bề mặt nhẵn mịn, không bị biến dạng dưới lực căng của sợi và nhiệt độ đóng rắn. Trục gá cần được phủ chất chống dính khuôn phù hợp để dễ dàng tách tấm thử sau khi đóng rắn mà không làm tổn hại đến cấu trúc bề mặt tấm.
• Bể tẩm nhựa: Phải có bộ phận điều chỉnh nhiệt độ (nếu cần) để kiểm soát độ nhớt của nhựa, đảm bảo sợi được thấm ướt hoàn toàn mà không làm mang theo quá nhiều nhựa thừa hoặc tạo bọt khí.
• Hệ thống kiểm soát lực căng: Thiết bị phải có cơ cấu phanh hoặc điều chỉnh lực căng cơ học/điện tử để duy trì lực căng ổn định trong suốt quá trình quấn, tránh hiện tượng sợi bị chùng hoặc đứt.
• Vật liệu gia cường: Sợi rovings liên tục (sợi thủy tinh, cacbon hoặc aramid) phải khô ráo, không bị xơ hóa, không bị nhiễm bẩn và tương thích tốt với hệ nhựa sử dụng.
• Hệ nhựa nền: Nhựa nhiệt rắn cùng với các chất đóng rắn, chất xúc tác được pha trộn theo đúng tỷ lệ khuyến cáo của nhà sản xuất, đảm bảo thời gian gel hóa phù hợp với thời gian thực hiện quá trình quấn sợi.