Sợi thủy tinh là gì? Đặc điểm, tính chất và ứng dụng trong cuộc sống

Chu Văn An

Sợi thủy tinh là loại vật liệu mới có nhiều ứng dụng đa dạng trong sản xuất nhờ độ bền tốt, có khả năng chống cháy, chịu nhiệt… Vậy sợi thủy tinh là gì? Tính chất độc đáo và ứng dụng nổi bật của chúng là gì? Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!

1. Sợi thủy tinh là gì?

Sợi thủy tinh là chất liệu được tạo thành từ nhiều sợi thủy tinh mỏng, mịn, nhẹ kết hợp với nhau. Sợi thủy tinh được sản xuất từ ​​hợp chất nhôm, canxi silicat và một số oxit kim loại. Các hợp chất này được nung ở nhiệt độ từ 1500 – 1700 độ C và xe thành nhiều sợi mỏng, nhẹ, mịn có đường kính từ 4-34 mcm.

Sợi thủy tinh khắc phục được những nhược điểm cố hữu của kính như giòn, dễ nứt khi chịu va đập; Chúng linh hoạt và có thể được đúc thành nhiều hình dạng khác nhau. Sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất vật liệu, nổi bật nhất là vật liệu composite, dệt may…

Sợi thủy tinh

2. Phân loại sợi thủy tinh

Dựa vào thành phần và tỷ lệ nguyên liệu, sợi thủy tinh được chia thành nhiều loại khác nhau, bao gồm:

Ngoài cách phân loại trên, sợi thủy tinh còn được phân loại theo hình dạng sản phẩm như dạng thô, dạng sợi hoặc dạng bện chặt.

3. Đặc tính vượt trội của sợi thủy tinh

Sợi thủy tinh có nhiều tính năng đặc biệt:

• Độ ổn định kích thước: Hệ số giãn nở của sợi thủy tinh thấp nên kích thước của chúng không thay đổi dưới tác động của nhiệt độ và độ ẩm.
• Kháng hóa chất: Sợi thủy tinh không bị ăn mòn, đảm bảo cấu trúc vật liệu ổn định. Sợi thủy tinh có khả năng chống lại hầu hết các hóa chất ngoại trừ axit H3PO4 nóng, axit HF và kiềm mạnh.
• Sợi thủy tinh có tính dẫn nhiệt thấp và khả năng tỏa nhiệt nhanh. Chúng có nguồn gốc từ các hợp chất vô cơ nên ít bắt lửa và không làm cho ngọn lửa trở nên sáng hơn. Khi ở nhiệt độ 1000 độ C, sợi thủy tinh vẫn giữ được 25% đặc tính ban đầu. Khi đốt, sợi thủy tinh cũng không thải ra sản phẩm độc hại.
• Sợi thủy tinh có độ hút ẩm và tính chất điện môi thấp. Chúng có đặc tính cách nhiệt tốt ngay cả khi mỏng.
• Có khả năng kết hợp với nhiều loại nhựa tổng hợp hoặc xi măng để tạo ra vật liệu mới có đặc tính vượt trội.
• Độ bền cao: Độ bền cơ học của sợi thủy tinh cao nên được sử dụng trong các vật liệu đòi hỏi độ bền cao với trọng lượng tối thiểu.
• Sợi thủy tinh không bị phá hủy bởi côn trùng hoặc động vật gặm nhấm.

Tuy có nhiều ưu điểm vượt trội nhưng sợi thủy tinh vẫn còn tồn tại những nhược điểm như:

– Nếu bụi thủy tinh vô tình bay vào mắt sẽ gây kích ứng và dính vào da, gây ngứa và dị ứng.

– Khi bông thủy tinh phân hủy sẽ ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe con người.

Một số tính chất cơ bản của sợi thủy tinh

4. Quy trình sản xuất sợi thủy tinh

Để tạo sợi thủy tinh, bạn cần trải qua các bước sau:

4.1 Trộn nguyên liệu

Cần chuẩn bị nguyên liệu để sản xuất sợi thủy tinh bao gồm cát, dolomit, đá vôi, silicat, đất sét cao lanh. Đối với mỗi loại sợi thủy tinh khác nhau thì thành phần và tỷ lệ pha trộn cũng khác nhau. Vì vậy, khi chuẩn bị nguyên liệu để trộn, bạn cần hết sức cẩn thận và tính toán kỹ các nguyên liệu cho từng mẻ trộn. Ngày nay, việc trộn nguyên liệu được tự động hóa bằng máy từ khâu cân đến vận chuyển nguyên liệu giúp tiết kiệm thời gian, công sức và tăng năng suất.

4.2 Nguyên liệu tan chảy

Nguyên liệu được đưa vào lò nung. Nguồn nhiệt cho lò được cung cấp bằng điện hoặc nhiên liệu hóa thạch. Kiểm soát nhiệt độ ổn định là cần thiết để đảm bảo dòng thủy tinh nóng chảy ổn định, trơn tru.

4.3 Fiber hóa – Fiberitization

Sau khi thủy tinh tan chảy, nó sẽ được chuyển sang giai đoạn tạo sợi. Thủy tinh lỏng ép đùn Thủy tinh nóng chảy được ép đùn qua các tấm ống lót có từ 200 – 8000 lỗ hoặc vòi phun có đường kính cực nhỏ. Sau khi tiếp xúc, sợi thủy tinh được làm nguội bằng tia nước.

Quy trình sản xuất sợi thủy tinh

4.4 Quá trình phủ hoặc sấy khô và đóng gói

Phủ hóa chất là công đoạn cuối cùng trong quy trình sản xuất sợi thủy tinh. Hóa chất phủ lên bề mặt bao gồm chất kết dính, chất bôi trơn, chất nổi… chiếm từ 0,5 đến 2,0% trọng lượng.

• Chất bôi trơn giúp sợi thủy tinh không bị mòn hoặc đứt khi cuộn sợi thành các hình dạng khác nhau.
• Chất liên kết hỗ trợ tăng cường bề mặt tiếp xúc của liên kết dính sợi và ma trận, đồng thời cải thiện khả năng làm ướt của nhựa. Nó làm cho sợi thủy tinh tương thích hơn với epoxy và một số loại nhựa polyester, tăng độ bám dính trong vật liệu tổng hợp.
• Trong giai đoạn làm mát, chất chống tĩnh điện có thể được phun lên bề mặt tấm cách nhiệt bằng sợi thủy tinh.

Các sợi thủy tinh được tập hợp thành một bó. Một bó sợi thủy tinh bao gồm 51 – 1624 sợi nhỏ. Sau đó, các sợi được sấy khô trong lò trước khi chuyển sang các công đoạn tạo hình khác như cuộn, băm, kéo sợi hoặc dệt.

5. Ứng dụng của sợi thủy tinh trong đời sống và sản xuất

Với những đặc tính đặc biệt, sợi thủy tinh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống cũng như sản xuất công nghiệp. Một số ứng dụng điển hình của sợi thủy tinh bao gồm:

5.1 Ứng dụng tấm sợi thủy tinh

Tấm nhựa dùng để lợp mái thay thế đèn chiếu sáng được sử dụng phổ biến. Chất liệu này kết hợp sợi thủy tinh và nhựa composite cho kết cấu chắc chắn, chịu được thời tiết tốt và trọng lượng tương đối nhẹ.

Sử dụng tấm tôn phát sáng làm bằng vật liệu composite kết hợp sợi thủy tinh giúp giảm trọng lượng của dầm, cột khi lợp mái so với kính cường lực. Đồng thời vẫn đáp ứng được nhu cầu chiếu sáng hiệu quả. Ngoài ra, tấm đèn làm bằng vật liệu sợi thủy tinh còn có khả năng tạo hình và thêm màu sắc, giúp người tiêu dùng có nhiều sự lựa chọn hơn.

Ngoài làm tấm lấy sáng, sợi thủy tinh còn được dùng để sản xuất vật liệu xây dựng như tấm cách nhiệt, vải chống thấm, đệm cách âm, cửa nhựa,…

Sợi thủy tinh làm tấm chiếu sáng

5.2 Ứng dụng sợi thủy tinh trong sản xuất thiết bị bể bơi

Nước bể bơi có chứa clo, có thể ăn mòn, rỉ sét các thiết bị. Vì vậy, với đặc tính chống ăn mòn và kháng nhiều loại hóa chất, sợi thủy tinh trong vỏ bọc của các thiết bị bảo hộ là vô cùng cần thiết.

5.3 Ứng dụng sợi thủy tinh trong sản xuất linh kiện điện tử

Sợi thủy tinh có độ bền, trong suốt, phản xạ tốt nên được ứng dụng trong sản xuất linh kiện điện tử như chế tạo thiết bị, dây truyền dẫn cáp, Internet, điện thoại,… Dây truyền tải được làm bằng sợi thủy tinh, có khả năng truyền tải khối lượng lớn. nội dung mà không gây nhiễu điện từ. Bên cạnh đó, chúng có độ bền cao, giá thành rẻ nên tiết kiệm đáng kể chi phí lắp đặt và vận hành.

5.4 Ứng dụng sợi thủy tinh trong dệt thoi

Vải làm từ sợi thủy tinh có khả năng kháng axit, chống cháy, chịu nhiệt tốt… nên được dùng làm bao bì, lọc cho các sản phẩm hóa chất. Vải dệt từ sợi thủy tinh nhẹ, chống bụi bẩn, dễ giặt sạch…

Ngoài ra, sợi thủy tinh còn được dùng làm ống nội soi y tế; vật liệu chế tạo vỏ tàu tên lửa, vòi phun, dây tóc…

Sợi thủy tinh là loại vải chịu nhiệt và chống cháy

Qua bài viết trên chúng tôi hy vọng đã giúp bạn đọc hiểu rõ sợi thủy tinh là gì? Chúng được sản xuất như thế nào? Công dụng của chúng trong cuộc sống ngày nay. Để tìm hiểu các tài liệu khác, độc giả không thể bỏ lỡ những bài viết thú vị của chúng tôi được đăng tải trên website vietchem.com.vn.