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

Sợi thuỷ tinh là vật liệu còn khá là xa lạ bởi vì hầu như ta chỉ biết đến vật liệu thuỷ tinh ở dạng cứng chứ không phải dạng sợi. Vậy sợi thuỷ tinh là gì? Đặc điểm, cấu tạo ra sao? Hãy cùng LabVIETCHEM tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

1. Sợi thuỷ tinh là gì?

Sợi thuỷ tinh là vật liệu có cấu tạo gồm nhiều sợi thuỷ tinh cực kỳ mỏng, mịn và nhẹ. Chúng được tạo thành từ việc gia nhiệt Silicat hay thuỷ tinh tái chế ở nhiệt độ cao khoảng 1500 đến 1700 độ C, được kéo thành từng sợi với đường kính rất nhỏ chỉ từ 4-34 μm.

Sợi thủy tinh là gì?

Thuỷ tinh được biết đến là vật liệu có tính giòn, dễ nứt vỡ khi bị tác động lực ngoại cảnh. Thì sợi thuỷ tinh giúp khắc phục nhược điểm vốn có của thuỷ tinh do chúng có thể chất mỏng, mềm dẻo và có thể đúc khuôn thành các hình dạng khác nhau.

Một trong những ứng dụng nổi bật của sợi thuỷ tinh trong ngành sản xuất vật liệu xây dựng  có thể kể đến là tạo ra vật liệu composite, vải dệt…

2. Sợi thuỷ tinh có những loại nào?

Sợi thuỷ tinh có thể được chia thành nhiều loại khác nhau, có 2 cách chia thường gặp nhất đó chính là:

Phân loại theo nguyên liệu thủy tinh thô:

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

>> Xem thêm: Các sản phẩm sợi thủy tinh

3. Các đặc điểm nổi bật của sợi thuỷ tinh

Sợi thuỷ tinh được sử dụng rộng rãi như vậy bởi nó sở hữu những đặc tính nổi bật sau:

- Ổn định về kích thước: Sợi thuỷ tinh không bị co lại hay giãn ra theo sự thay đổi của nhiệt độ mà nó vẫn giữ nguyên được kích thước ban đầu.

- Chống ẩm: Ngăn cản không cho nước thấm vào bên trong. Vì thế mà đặc tính về cấu trúc hoá học và vật lý đều không bị thay đổi.

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

- Chống cháy: Không có khả năng bắt lửa cũng hư gây cháy bởi vì bản chất là hợp chất vô cơ trơ chống chảy. Khi tiếp xúc ở nhiệt độ 1000 độ C, sợi thuỷ tinh vẫn chịu được khoảng 25% sức mạnh ban đầu. 

- Khả năng kháng hoá chất: Nó có thể chịu được nhiều loại hoá chất nhưng vẫn có thể bị tác động bởi axit flohydric, axit photphoric nóng và các chất kiềm mạnh.

- Cách điện: Vì có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt với 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 nhiệt độ và độ dẫn điện thấp, tản nhiệt nhanh.

- Có khả năng kết hợp được với nhiều loại nhựa tổng hợp hoặc xi măng để gia cố vật liệu nền thêm chắc chắn..

4. Sản xuất sợi thuỷ tinh gồm mấy bước?

4.1. Xử lý nguyên vật liệu

Xử lý nguyên vật liệu là bước quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng của sợi thuỷ tinh. 

Cách tiến hành được thực hiện như sau: Nấu chảy trực tiếp sợi thuỷ tinh hoặc nấu từ đá cẩm thạch. Ngoài thành phần chính là silica thì tùy vào từng loại thuỷ tinh (E Glass, D Glass,..) mà ta có thể pha trộn thêm các thành phần khác với tỷ lệ phù hợp.

Trong giai đoạn này, các nguyên vật liệu cần được sử dụng với liều lượng chính xác và trộn theo mẻ một cách kỹ càng để các thành phần hoà quyện với nhau. Ở quy mô công nghiệp,, việc trộn đã được thực hiện 1 cách tự động hoá để tiết kiệm thời gian và mang lại hiệu quả tốt nhất. 

4.2. Nấu chảy

Sau khi trộn đều nguyên liệu để tạo thành hỗn hợp hoà quyện với nhau, ta sử dụng khí nén để đưa chúng vào lò đốt nóng với nhiệt độ khoảng 1400 độ C. Lò nấu chảy sẽ qua 3 phần:

- Lò nung tiếp nhận mẻ thuỷ tinh, nóng chảy ở nhiệt độ đồng nhất và được loại bỏ bong bóng khí.nhận mẻ thủy tinh, nóng chảy ở nhiệt độ đồng nhất và loại bỏ bong bóng không khí

- Thuỷ tinh sau khi được nung nóng chảy sẽ được chảy vào máy tinh chế và nhiệt độ lò nung bắt đầu giảm xuống còn 1370 độ C.

- Thuỷ tinh nóng chảy sẽ đi qua các ống lót để tạo thành dạng sợi.

4.3. Fiberite hóa – Sợi hóa

Các tấm ống lót có nhiều ít nhất từ 200 - 8000 lỗ với đường kính khác nhau để có thể tạo ra sợi thuỷ tinh thích hợp phù hợp với nhu cầu sử dụng. Thuỷ tinh nóng chảy chảy qua tấm ống lót dưới tác động 0 lỗ hay vòi phun với đường kính cực của máy đánh gió sẽ khiến cho thuỷ tinh nóng chảy thoát ra khỏi ống lót, lực căng, kéo chúng thành sợi mỏng.  

Sợi hóa 

Các sợi tơ sau khi thoát ra khỏi ống lót sẽ được làm mát bằng các tia nước hoặc phun sương ở nhiệt độ 1204ºC. Ta sẽ thu được các sợi thuỷ tinh có đường kính rất mảnh chỉ khoảng 4 đến 34 micromet chỉ bằng 1/10 đường kính sợi tóc người.

4.4. Phủ/ làm khô và đóng gói

Đây là khâu cuối cùng để tạo ra thành phẩm sợi thuỷ tinh. Sợi thuỷ tinh sau khi tạo thành sẽ được phủ thêm lớp sizing, có thể là các chất bôi trơn, chất kết dính, chất kết nối nhằm bảo vệ cho sợi trong bị hỏng trong quá trình vận chuyển. Cụ thể:

- Chất bôi trơn giúp cho sợi không bị mài mòn hoặc đứt gãy khi tạo các dạng khác nhau.

- Chất kết nối: Tăng cường sự liên kết dính sợi, cải thiện khả năng tương thích với một số loại vật liệu khác như epoxy, nhựa polyester…

Cán expoxy vào sợi thủy tinh

- Lớp chống tĩnh điện có thể được phun lên bề mặt tấm cách nhiệt sợi thuỷ tinh ở giai đoạn làm mát.

Các sợi thuỷ tinh nhỏ sẽ được tập hợp lại thành 1 bó, 1 sợi thuỷ tinh lớn có thể chứa 51 đến 1624 sợi nhỏ khác nhau. Cuối cùng là chúng sẽ được làm khô trong lò trước khi chuyển đến các giai đoạn định hình khác. 

Mong rằng bài viết trên giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về sợi thuỷ tinh là gì? Những đặc tính nổi trội của nó. Hãy theo dõi LabVIETCHEM để biết thêm thông tin hữu ích về hoá chất và những ứng dụng của chúng trong đời sống nhé.