Sợi thuỷ tinh là gì

Công ty TNHH Vật liệu mới Công trình INDECOM xin giới thiệu đến Quý Khách hàng bài viết Sợi thuỷ tinh là gì. Với nội dung dưới đây

1. Lịch sử sợi thuỷ tinh

• Sợi thủy tinh đã được sản xuất trong nhiều thế kỷ, nhưng bằng sáng chế sớm nhất được trao cho nhà phát minh người Phổ Hermann Hammesfahr (1845–1914) tại Mỹ vào năm 1880. 
• Việc sản xuất hàng loạt sợi thủy tinh tình cờ được phát hiện vào năm 1932 khi Games Slayter , một nhà nghiên cứu tại Owens-Illinois, hướng một luồng khí nén vào dòng thủy tinh nóng chảy và tạo ra sợi.
• Bằng sáng chế cho phương pháp sản xuất bông thủy tinh này lần đầu tiên được áp dụng vào năm 1933. Owens đã tham gia với công ty Corning vào năm 1935 và phương pháp này đã được Owens Corning điều chỉnh để sản xuất “Fiberglas” (đánh vần bằng một chữ “s”) đã được cấp bằng sáng chế của mình vào năm 1936.
• Ban đầu, Fiberglas là một loại bông thủy tinh với các sợi hấp thụ rất nhiều khí, khiến nó trở nên hữu ích như một chất cách điện, đặc biệt là ở nhiệt độ cao.
• Một loại nhựa phù hợp để kết hợp sợi thủy tinh với nhựa để tạo ra vật liệu composite được phát triển vào năm 1936 bởi DuPont.
• Tổ tiên đầu tiên của nhựa polyester hiện đại là nhựa Cyanamid năm 1942. Hệ thống xử lý peroxide đã được sử dụng sau đó.
• Với sự kết hợp của sợi thủy tinh và nhựa, hàm lượng khí trong vật liệu đã được thay thế bằng nhựa. Điều này làm giảm các đặc tính cách nhiệt xuống các giá trị điển hình của nhựa, nhưng lần đầu tiên, composite cho thấy sức mạnh tuyệt vời và hứa hẹn là vật liệu kết cấu và xây dựng. Nhiều vật liệu tổng hợp sợi thủy tinh tiếp tục được gọi là “sợi thủy tinh” (như một tên chung) và tên này cũng được sử dụng cho sản phẩm bông thủy tinh mật độ thấp có chứa khí thay vì nhựa.
• Ray Greene của Owens Corning được ghi nhận là người đã sản xuất chiếc thuyền composite đầu tiên vào năm 1937 nhưng không tiến xa hơn vào thời điểm đó do tính chất giòn của nhựa được sử dụng.
• Năm 1939, Nga được cho là đã chế tạo một chiếc thuyền chở khách bằng vật liệu nhựa, còn Hoa Kỳ là thân và cánh của một chiếc máy bay. Chiếc xe đầu tiên có thân bằng sợi thủy tinh là nguyên mẫu của Stout Scarab năm 1946, nhưng mẫu xe này không được đưa vào sản xuất.

2. Sản xuất sợi thuỷ tinh như nào

• Quá trình sản xuất sợi thủy tinh được gọi là pultrusion . Quy trình sản xuất sợi thủy tinh phù hợp để gia cố sử dụng các lò nung lớn để làm tan chảy dần cát silic , đá vôi , đất sét cao lanh , florit , colemanit , đôlômit và các khoáng chất khác cho đến khi tạo thành chất lỏng. Sau đó, nó được đùn qua các ống lót ( spinneret ), là các bó lỗ rất nhỏ (đường kính thường là 5–25 micromet đối với E-Glass, 9 micromet đối với S-Glass). ^[10]
• Những sợi này sau đó được định cỡ (phủ) bằng dung dịch hóa học. Các sợi riêng lẻ hiện được đóng gói với số lượng lớn để tạo ra một sợi thô . Đường kính của sợi và số lượng sợi trong sợi thô, xác định trọng lượng của sợi , thường được biểu thị bằng một trong hai hệ thống đo lường:

• năng suất , hoặc yard trên mỗi pound (số yard sợi trong một pound vật liệu; do đó, số nhỏ hơn có nghĩa là sợi thô nặng hơn). Ví dụ về năng suất tiêu chuẩn là 225 năng suất, 450 năng suất, 675 năng suất.
• tex , hoặc gam trên km (1 km sợi thô nặng bao nhiêu gam, đảo ngược từ năng suất; do đó, số càng nhỏ nghĩa là sợi thô nhẹ hơn). Ví dụ về tex tiêu chuẩn là 750tex, 1100tex, 2200tex.

• Những sợi thô này sau đó được sử dụng trực tiếp trong một ứng dụng tổng hợp như pultrusion , cuộn sợi (ống), sợi thô (trong đó một khẩu súng tự động cắt kính thành những đoạn ngắn và thả nó vào một tia nhựa, chiếu lên bề mặt của khuôn ), hoặc trong một bước trung gian, để sản xuất các loại vải như thảm sợi nhỏ (CSM) (được làm từ các đoạn xơ có chiều dài cắt nhỏ được định hướng ngẫu nhiên, tất cả được liên kết với nhau), vải dệt thoi, vải dệt kim hoặc vải đơn hướng.

3. Thuộc tính sợi thuỷ tinh

• Một sợi thủy tinh có cấu trúc riêng lẻ vừa cứng vừa bền khi chịu lực căng và lực nén —tức là dọc theo trục của nó. Mặc dù người ta có thể giả định rằng sợi bị nén yếu, nhưng thực tế chỉ có tỷ lệ khung hình dài của sợi khiến nó có vẻ như vậy; tức là, bởi vì một loại sợi điển hình dài và hẹp nên nó dễ bị cong vênh.
• Mặt khác, sợi thủy tinh có lực cắt yếu—nghĩa là dọc theo trục của nó. Do đó, nếu một tập hợp các sợi có thể được sắp xếp cố định theo hướng ưu tiên bên trong vật liệu và nếu chúng có thể được ngăn không bị oằn khi nén, thì vật liệu sẽ bền hơn theo hướng đó.
• Hơn nữa, bằng cách đặt nhiều lớp sợi chồng lên nhau, với mỗi lớp được định hướng theo các hướng ưu tiên khác nhau, độ cứng và độ bền tổng thể của vật liệu có thể được kiểm soát một cách hiệu quả. Trong sợi thủy tinh, chính ma trận nhựa sẽ hạn chế vĩnh viễn các sợi thủy tinh cấu trúc theo các hướng do nhà thiết kế lựa chọn. Với thảm sợi được cắt nhỏ, hướng này về cơ bản là toàn bộ mặt phẳng hai chiều; với các loại vải dệt thoi hoặc các lớp đơn hướng, hướng của độ cứng và độ bền có thể được kiểm soát chính xác hơn trong mặt phẳng.
• Thành phần sợi thủy tinh thường có cấu trúc “vỏ” mỏng, đôi khi được lấp đầy bên trong bằng bọt cấu trúc, như trong trường hợp ván lướt sóng. Thành phần có thể có hình dạng gần như tùy ý, chỉ bị giới hạn bởi độ phức tạp và dung sai của khuôn được sử dụng để sản xuất vỏ.
• Chức năng cơ học của vật liệu phụ thuộc rất nhiều vào hiệu suất kết hợp của cả nhựa (ma trận AKA) và sợi. Ví dụ, trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt (trên 180°C), thành phần nhựa của composite có thể mất chức năng, một phần do sự suy giảm liên kết của nhựa và sợi.Tuy nhiên, GFRP vẫn có thể cho thấy độ bền còn lại đáng kể sau khi trải qua nhiệt độ cao (200 °C). 

4. Ứng dụng sợi thuỷ tinh

• Sợi thủy tinh là một vật liệu vô cùng linh hoạt do trọng lượng nhẹ, độ bền vốn có, lớp hoàn thiện chịu được thời tiết và nhiều kết cấu bề mặt. 
• Sự phát triển của nhựa gia cố sợi cho mục đích thương mại đã được nghiên cứu rộng rãi vào những năm 1930. Nó được ngành hàng không đặc biệt quan tâm. Phương pháp sản xuất hàng loạt sợi thủy tinh tình cờ được phát hiện vào năm 1932 khi một nhà nghiên cứu tại Owens-Illinois hướng một luồng khí nén vào dòng thủy tinh nóng chảy và tạo ra sợi.
• Sau khi Owens sáp nhập với công ty Corning vào năm 1935, Owens Corning đã điều chỉnh phương pháp này để sản xuất “Fiberglass” (một chữ “s”) đã được cấp bằng sáng chế của mình. Một loại nhựa phù hợp để kết hợp “Fiberglass” với nhựa được phát triển vào năm 1936 bởi DuPont . Tổ tiên đầu tiên của nhựa polyester hiện đại là Cyanamid năm 1942. Hệ thống xử lý peroxide đã được sử dụng sau đó.
• Trong Chiến tranh thế giới thứ hai, sợi thủy tinh được phát triển để thay thế cho ván ép đúc được sử dụng trong vòm máy bay (sợi thủy tinh trong suốt đối với vi sóng ). Ứng dụng dân sự chính đầu tiên của nó là để đóng thuyền và thân xe thể thao, nơi nó được chấp nhận vào những năm 1950. Việc sử dụng nó đã được mở rộng sang lĩnh vực thiết bị ô tô và thể thao. Trong quá trình sản xuất một số sản phẩm, chẳng hạn như máy bay, sợi carbon hiện được sử dụng thay cho sợi thủy tinh, sợi này bền hơn về khối lượng và trọng lượng.
• Các kỹ thuật sản xuất tiên tiến như prepregs và sợi lưu động mở rộng các ứng dụng của sợi thủy tinh và độ bền kéo có thể có với nhựa gia cố sợi.
• Sợi thủy tinh cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp viễn thông để che ăng – ten do tính thấm RF và đặc tính suy giảm tín hiệu thấp . Nó cũng có thể được sử dụng để che giấu các thiết bị khác không yêu cầu tính thấm tín hiệu, chẳng hạn như tủ thiết bị và thépcác cấu trúc hỗ trợ, do nó có thể dễ dàng được đúc và sơn để hòa trộn với các cấu trúc và bề mặt hiện có.
• Các ứng dụng khác bao gồm chất cách điện dạng tấm và các thành phần cấu trúc thường thấy trong các sản phẩm công nghiệp điện.
• Do trọng lượng nhẹ và độ bền của sợi thủy tinh nên nó thường được sử dụng trong các thiết bị bảo vệ như mũ bảo hiểm. Nhiều môn thể thao sử dụng đồ bảo hộ bằng sợi thủy tinh, chẳng hạn như mặt nạ của thủ môn và người bắt bóng. 

a. Bể chứa

• Bể chứa có thể làm bằng sợi thủy tinh với sức chứa lên đến khoảng 300 tấn . Các bể nhỏ hơn có thể được chế tạo bằng thảm sợi nhỏ được đúc trên một bể bên trong bằng nhựa nhiệt dẻo hoạt động như một khuôn mẫu trong quá trình xây dựng. Các thùng chứa đáng tin cậy hơn nhiều được tạo ra bằng cách sử dụng sợi dệt bằng thảm dệt hoặc sợi quấn, với hướng sợi vuông góc với ứng suất vòng do bên trong tạo ra ở thành bên. Những bể như vậy có xu hướng được sử dụng để lưu trữ hóa chất vì lớp lót bằng nhựa (thường là polypropylene ) có khả năng chống lại nhiều loại hóa chất ăn mòn. Sợi thủy tinh cũng được sử dụng cho bể tự hoại

b. Xây dựng

• Chất dẻo gia cường bằng thủy tinh cũng được sử dụng để sản xuất các bộ phận xây dựng nhà ở như tấm lợp laminate, cửa bao quanh, mái che ngoài cửa, mái che cửa sổ và cửa sổ mái, ống khói, hệ thống đối phó, và đầu có đá hình vòm và bệ cửa.
• Vật liệu giảm trọng lượng và xử lý dễ dàng hơn so với gỗ hoặc kim loại, cho phép lắp đặt nhanh hơn. Các tấm hiệu ứng gạch sợi thủy tinh được sản xuất hàng loạt có thể được sử dụng trong việc xây dựng nhà ở composite và có thể bao gồm lớp cách nhiệt để giảm thất thoát nhiệt.

c. Đường ống

Ống GRP và GRE có thể được sử dụng trong nhiều hệ thống trên và dưới mặt đất, bao gồm cả những hệ thống dành cho:

• khử muối
• xử lý nước
• mạng lưới phân phối nước
• nhà máy xử lý hóa chất
• nước dùng để chữa cháy
• nước nóng và lạnh
• uống nước
• nước thải / nước thải, chất thải đô thị
• khí hóa lỏng

Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì – Sợi thuỷ tinh là gì