Sợi thuỷ tinh làm gì? Đặc điểm, tính chất nổi bật của sợi thuỷ tinh?

Chu Văn An

Sợi thủy tinh là một loại vật liệu tương đối xa lạ vì chúng ta hầu như chỉ biết đến chất liệu thủy tinh ở dạng cứng chứ không phải sợi. Vậy sợi thủy tinh là gì? Đặc điểm và cấu tạo như thế nào? Hãy cùng LabTrường Lê Hồng Phong tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

1. Sợi thủy tinh là gì?

Sợi thủy tinh là vật liệu được cấu tạo từ nhiều sợi thủy tinh cực mỏng, mịn và nhẹ. Chúng được làm từ nung silicat hoặc thủy tinh tái chế ở nhiệt độ cao khoảng 1500 đến 1700 độ C, được kéo thành sợi có đường kính rất nhỏ chỉ 4-34 μm.

Sợi thủy tinh là gì?

Thủy tinh được biết đến là loại vật liệu giòn, dễ bị nứt khi tiếp xúc với ngoại lực. Sợi thủy tinh giúp khắc phục nhược điểm cố hữu của kính vì nó mỏng, dẻo và có thể đúc thành nhiều hình dạng khác nhau.

Một trong những ứng dụng nổi bật của sợi thủy tinh trong ngành vật liệu xây dựng là tạo ra các loại vật liệu composite, dệt may…

2. Có những loại sợi thủy tinh nào?

Sợi thủy tinh có thể được chia thành nhiều loại khác nhau, hai cách phân chia phổ biến nhất là:

Phân loại theo nguyên liệu thủy tinh:

Ngoài ra, người ta còn phân chia sản phẩm theo loại sản phẩm bao gồm các loại: dạng thô, dạng bện, dạng sợi.

>> Xem thêm: Sản phẩm sợi thủy tinh

3. Đặc tính nổi bật của sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi như vậy bởi nó sở hữu những đặc tính vượt trội sau:

– Độ ổn định về kích thước: Sợi thủy tinh không co lại hay giãn ra khi thay đổi nhiệt độ mà vẫn giữ được kích thước ban đầu.

– Chống ẩm: Ngăn chặn nước thấm vào bên trong. Do đó, tính chất cấu trúc hóa học và vật lý không thay đổi.

– Độ bền cao: Độ bền cơ học của sợi thủy tinh cao nên thường được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu yêu cầu trọng lượng tối thiểu và độ bền cao.

– Chống cháy: Không cháy cũng không cháy vì bản chất nó là hợp chất vô cơ trơ, chịu được dòng chảy. Khi tiếp xúc với nhiệt độ 1000 độ C, sợi thủy tinh vẫn chịu được khoảng 25% độ bền ban đầu.

– Kháng hóa chất: Chịu được nhiều loại hóa chất nhưng vẫn có thể chịu được tác dụng của axit flohydric, axit photphoric nóng và kiềm mạnh.

– Cách điện: Do có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt với chất điện môi và độ hút ẩm thấp nên được sử dụng phổ biến trong các thiết bị cách điện.

– Dẫn nhiệt: Hệ số giãn nở và dẫn nhiệt thấp, tản nhiệt nhanh.

– Có thể kết hợp với nhiều loại nhựa tổng hợp hoặc xi măng để gia cố lớp nền vững chắc hơn.

4. Quy trình sản xuất sợi thủy tinh gồm mấy bước?

4.1. Xử lý nguyên liệu thô

Gia công nguyên liệu là khâu quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng của sợi thủy tinh.

Quy trình như sau: Làm tan chảy sợi thủy tinh trực tiếp hoặc làm tan chảy từ đá cẩm thạch. Ngoài thành phần chính là silica, tùy theo loại thủy tinh (E Glass, D Glass,…) mà chúng ta có thể pha trộn các thành phần khác theo tỷ lệ phù hợp.

Trong giai đoạn này, các nguyên liệu cần được sử dụng với liều lượng chính xác và trộn kỹ theo từng mẻ để các nguyên liệu hòa quyện với nhau. Ở quy mô công nghiệp, việc trộn được thực hiện tự động nhằm tiết kiệm thời gian và mang lại kết quả tốt nhất.

4.2. Tan chảy

Sau khi trộn đều các nguyên liệu tạo thành hỗn hợp trộn đều, chúng ta dùng khí nén đưa vào lò nung nóng với nhiệt độ khoảng 1400 độ C. Lò nấu chảy sẽ trải qua 3 phần:

– Lò nung tiếp nhận mẻ thủy tinh, nung chảy ở nhiệt độ đồng đều và loại bỏ hết bọt khí. nhận mẻ thủy tinh, nung chảy ở nhiệt độ đồng đều và loại bỏ bọt khí

– Sau khi nấu chảy, thủy tinh sẽ chảy vào máy tinh luyện và nhiệt độ lò bắt đầu giảm xuống còn 1370 độ C.

– Thủy tinh nóng chảy sẽ đi qua các ống lót tạo thành các sợi.

4.3. Sự xơ hóa – Fiberization

Các tấm ống lót có ít nhất 200 – 8000 lỗ với đường kính khác nhau để có thể tạo ra sợi thủy tinh phù hợp với nhu cầu sử dụng. Thủy tinh nóng chảy chảy qua tấm ống lót dưới tác động của lỗ zero hoặc vòi phun có đường kính cực lớn của ống cuốn sẽ khiến thủy tinh nóng chảy thoát ra khỏi ống lót, bị căng, kéo chúng thành những sợi mỏng.

Xơ hóa

Các sợi tơ sau khi thoát ra khỏi ống lót sẽ được làm mát bằng tia nước hoặc sương mù ở nhiệt độ 1204°C. Chúng ta sẽ thu được những sợi thủy tinh có đường kính rất mỏng chỉ khoảng 4 đến 34 micromet, chỉ bằng 1/10 đường kính sợi tóc người.

4.4. Lớp phủ/sấy khô và đóng gói

Đây là bước cuối cùng để tạo ra sản phẩm sợi thủy tinh thành phẩm. Sau khi được định hình, sợi thủy tinh sẽ được phủ một lớp định cỡ, có thể bằng chất bôi trơn, chất kết dính và các đầu nối để bảo vệ sợi bên trong khỏi bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển. Cụ thể:

– Chất bôi trơn giúp sợi không bị mòn hoặc đứt khi tạo hình dạng khác nhau.

– Chất kết nối: Tăng cường độ bám dính của sợi, cải thiện khả năng tương thích với một số vật liệu khác như nhựa epoxy, nhựa polyester…

Ép epoxy thành sợi thủy tinh

– Lớp chống tĩnh điện có thể được phun lên bề mặt tấm cách nhiệt bằng sợi thủy tinh trong giai đoạn làm nguội.

Những sợi thủy tinh nhỏ sẽ được gom lại thành 1 bó, 1 sợi thủy tinh lớn có thể chứa từ 51 đến 1624 sợi nhỏ khác nhau. Cuối cùng, chúng sẽ được sấy khô trong lò trước khi chuyển sang các công đoạn tạo hình khác.

Hy vọng bài viết trên giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về sợi thủy tinh là gì? Đặc điểm nổi bật của nó. Hãy theo dõi Labvietchem để có thêm những thông tin hữu ích về hóa chất và những ứng dụng của chúng trong cuộc sống nhé.