Sợi thủy tinh là gì? Tính năng và những ứng dụng phổ biến nhất

Sợi thủy tinh là sản phẩm của quá trình kéo thủy tinh thành những sợi mỏng hơn cả sợi tóc. Bên trong sợi thủy tinh tồn tại các thành phần vô cơ như aluminum hoặc canxi silicat, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các oxit kim loại khác.

Sợi thủy tinh đã được sử dụng rộng rãi, chủ yếu trong ngành công nghiệp composite, vì hiệu quả chi phí và hiệu suất tốt của nó. Ngay từ thế kỷ 18, người châu Âu đã nhận ra rằng thủy tinh có thể được kéo thành sợi có thể dệt được. Đã có những loại vải trang trí làm từ sợi thủy tinh trong quan tài của Hoàng đế Pháp Napoléon

Có rất nhiều cách để sản xuất ra sợi thủy tinh, tuy nhiên, 3 phương pháp phổ biến nhất có thể kể đến là kéo ly tâm, chuốt cơ học và dùng dung dịch lỏng. Mỗi phương pháp đều có những ưu, nhược điểm khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện sản xuất và nhu cầu mà người ta sẽ sử dụng cách làm tương ứng. Tuy nhiên, sản phẩm cuối cùng của các phương pháp này đều là sợi thủy tinh, mang những đặc tính ưu việt, có thể khắc phục được hoàn toàn những khuyết điểm vốn có của thủy tinh như giòn, dễ nứt, vỡ khi bị tác động.

Để tạo ra sợi thủy tinh, các nguyên liệu thô khác nhau như (silica, cát, đá vôi, đất sét cao lanh và dolomit) được nấu chảy trong lò cho đến khi chúng đạt đến điểm nóng chảy. Thủy tinh nóng chảy sau đó được ép đùn để tạo ra các đùn nhỏ gọi là sợi. Các loại sợi này có hai loại phổ biến là dạng sợi liên tục và dạng sợi bấm ghim. Sau đó, các sợi sẽ được định cỡ (được phủ một lớp hoàn thiện hóa học) và được bó lại thành các sợi nhỏ.

Quy trình sản xuất sợi thủy tinh

Trộn nguyên vật liệu

Giai đoạn ban đầu của sản xuất sợi thủy tinh là trộn nguyên liệu. Đây là lúc nguyên liệu thô được chuẩn bị đưa vào lò. Trong giai đoạn này, nguyên liệu thô phải được cân đo cẩn thận với số lượng chính xác và trộn kỹ (từng mẻ). Do công nghệ ngày càng được nâng cao, quá trình trộn đã trở nên tự động hóa, sử dụng các đơn vị cân được vi tính hóa và các hệ thống vận chuyển vật liệu kèm theo.

Nấu chảy

Nguyên vật liệu được đưa vào lò, sau khi được chuẩn bị sẽ tiến hành nấu chảy. Có thể sử dụng điện, nhiên liệu hóa thạch hoặc kết hợp cả hai để đốt nóng lò. Nhiệt độ phải được kiểm soát chính xác để duy trì dòng chảy ổn định, trơn tru của thủy tinh nóng chảy.

Fiberin hóa

Sau khi nấu chảy, giai đoạn tiếp theo là fiberin hóa. Trong giai đoạn này thủy tinh nóng chảy tạo thành sợi. Sự hình thành hoặc sợi thủy tinh bao gồm sự kết hợp giữa ép đùn và suy giảm. Trong quá trình ép đùn, thủy tinh nóng chảy đi ra khỏi lò lửa thông qua một ống lót làm bằng hợp kim platin / rhodi chống ăn mòn với các lỗ rất mịn. Các sợi được làm mát bởi các tia nước khi chúng thoát ra ngoài.

Các dòng đùn thủy tinh nóng chảy được rút ra một cách cơ học thông qua sự suy giảm thành các sợi. Chúng có đường kính dao động từ 4-34 micromet. Một máy cuộn tốc độ cao bắt các dòng nóng chảy và vì nó quay ở tốc độ cao, lực căng được tác dụng, kéo chúng thành các sợi mỏng. Một số quy trình khác nhau được sử dụng để tạo thành sợi tùy thuộc vào loại sợi, với các loại chính là sợi liên tục và quá trình xơ chủ yếu.

Lớp phủ sợi thủy tinh

Lớp phủ hóa học là giai đoạn cuối cùng và cuối cùng mà một lớp phủ hóa chất hoặc kích thước được áp dụng. Kích thước có thể dao động từ 0,5 đến 2,0% trọng lượng, bao gồm chất kết dính, chất bôi trơn hoặc chất kết nối. Việc mài mòn các sợi có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng chất bôi trơn, điều này cũng giảm thiểu sự đứt gãy khi quấn thành các gói định hình. Sau đó, chúng có thể được chế biến thành vải bằng cách sử dụng thợ dệt và các bộ chuyển đổi khác. Các tác nhân kết nối hỗ trợ sợi được thu hút bởi một hóa chất nhựa cụ thể. Điều này tăng cường giao diện của liên kết kết dính sợi và ma trận và cải thiện nhựa bị ướt. Tùy thuộc vào kích thước của hóa chất, một số có thể tương thích hơn với epoxy và một số với nhựa polyester. Có thể giảm mài mòn sợi bằng cách bôi chất bôi trơn bằng cách thêm chúng vào chất kết dính hoặc phun trực tiếp lên sợi. Trong giai đoạn làm mát, chất chống tĩnh điện có thể được phun lên bề mặt tấm cách nhiệt sợi thủy tinh. Thành phần chống tĩnh điện xuyên qua độ dày của tấm thảm thông qua không khí làm mát. Nói chung, hai thành phần tạo nên chất chống tĩnh điện, tức là chất ổn định hoặc chất ức chế ăn mòn và vật liệu để giảm thiểu sự tạo ra tĩnh điện.

Đóng gói và vận chuyển

Các sản phẩm sợi thủy tinh sử dụng các quy trình khác nhau mang lại nhiều hình dạng. Ví dụ, trục gá có thể được hình thành từ cách nhiệt ống sợi thủy tinh quanh co trước khi đóng rắn. Khuôn có chiều dài từ 3 feet trở xuống được xử lý bằng lò nướng. Sau khi đóng rắn trong lò, chúng được khử khuôn dọc theo chiều dài của chúng và sau đó được may thành các hướng khác nhau. Trong một số trường hợp, các mặt được áp dụng sau đó sản phẩm cuối cùng được đóng gói để vận chuyển.

Nhờ những đặc tính ưu việt kể trên mà sợi thủy tinh được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và sản xuất. Một số ứng dụng tiêu biểu của vật liệu này có thể kể đến như sau:

Nhờ đặc tính kháng axit, chịu nhiệt và chống cháy tốt mà sợi thủy tinh còn được ứng dụng trong việc dệt vải, làm bao bì đóng gói, tấm lọc tại nhà máy hóa chất,…

Vải được dệt từ sợi thủy tinh rất dễ dàng lau chùi, vệ sinh, hạn chế bám bẩn một cách hiệu quả.

Sản xuất các loại linh kiện điện tử là một trong những câu trả lời cho câu hỏi “Ứng dụng của sợi thủy tinh là gì?”. Sợi thủy tinh nhờ độ bền chắc và tính trong suốt, phản quang tốt nên rất thường được ứng dụng trong việc sản xuất các linh kiện điện tử. Đặc biệt, sợi thủy tinh còn được dùng trong lĩnh vực sản xuất thiết bị, dây dẫn giúp truyền thông tin cáp, Internet, điện thoại,… Nhờ khả năng truyền tải lượng lớn nội dung, thông tin mà không gây nhiễu điện từ, bên cạnh đó còn có giá thành khá rẻ, giúp giảm chi phí sản xuất, vận hành đáng kể so với các vật liệu khác.

Ngoài ra, sợi thủy tinh còn được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực sản xuất khác như điện tử, công nghiệp,… nhằm phục vụ hiệu quả cho các hoạt động của người dùng.

Với những thông tin được đề cập trong bài viết, chắc hẳn quý khách đã hiểu rõ hơn về sợi thủy tinh là gì cũng như những đặc tính, ứng dụng của vật liệu này. Sợi thủy tinh mang nhiều ưu điểm nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất, phổ biến nhất đó là các loại tấm tôn nhựa lấy sáng. Nếu quý khách có nhu cầu tìm hiểu về sợi thủy tinh là gì cũng như các sản phẩm tấm tôn nhựa lấy sáng, hãy liên hệ ngay cho Nhựa Nam Việt để được tư vấn chi tiết nhất!