tin tức

Sợi thủy tinh là một loại vật liệu vô cơ phi kim loại có hiệu suất tuyệt vời, sở hữu nhiều ưu điểm như khả năng cách điện tốt, chịu nhiệt, chống ăn mòn, độ bền cơ học cao, nhưng nhược điểm là giòn, khả năng chống mài mòn kém. Nguyên liệu chính là các quả cầu thủy tinh hoặc thủy tinh phế thải, được nung chảy ở nhiệt độ cao, kéo giãn, cuộn, dệt và các quy trình khác để tạo thành các sợi đơn có đường kính từ vài micromet đến hơn 20 micromet, tương đương với 1/20-1/5 đường kính sợi tóc. Mỗi bó sợi được tạo thành từ hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn sợi đơn.Sợi thủy tinhNó thường được sử dụng làm vật liệu gia cường trong vật liệu composite, vật liệu cách điện và cách nhiệt, bảng mạch và các lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc gia.
1. Tính chất vật lý của sợi thủy tinh
Điểm nóng chảy 680 ℃
Điểm sôi 1000 ℃
Mật độ 2,4-2,7 g/cm³

2. Thành phần hóa học
Các thành phần chính là silica, alumina, canxi oxit, boron oxit, magie oxit, natri oxit, v.v., tùy theo hàm lượng kiềm trong thủy tinh có thể được chia thành sợi thủy tinh không kiềm (natri oxit từ 0% đến 2%, là thủy tinh nhôm borosilicat), sợi thủy tinh kiềm trung bình (natri oxit từ 8% đến 12%, là thủy tinh silicat soda-vôi có chứa boron hoặc không chứa boron) và sợi thủy tinh kiềm cao (natri oxit từ 13% trở lên, là thủy tinh silicat soda-vôi).

3. Nguyên liệu thô và ứng dụng của chúng
So với các loại sợi hữu cơ, sợi thủy tinh có khả năng chịu nhiệt cao, không cháy, chống ăn mòn, cách nhiệt và cách âm tốt, độ bền kéo cao và khả năng cách điện tốt. Tuy nhiên, nó giòn và khả năng chống mài mòn kém. Được sử dụng trong sản xuất nhựa gia cường hoặc cao su gia cường, sợi thủy tinh là vật liệu gia cường với những đặc tính sau, những đặc tính này khiến việc sử dụng sợi thủy tinh vượt trội hơn hẳn so với các loại sợi khác, đồng thời tốc độ phát triển của nó cũng nhanh hơn nhiều. Các đặc tính của nó được liệt kê dưới đây:
(1) Độ bền kéo cao, độ giãn dài nhỏ (3%).
(2) Hệ số đàn hồi cao, độ cứng tốt.
(3) Độ giãn dài trong giới hạn đàn hồi và độ bền kéo cao, do đó hấp thụ năng lượng va chạm.
(4) Sợi vô cơ, không cháy, kháng hóa chất tốt.
(5) Hấp thụ nước thấp.
(6) Độ ổn định của vảy tốt và khả năng chịu nhiệt.
(7) Khả năng gia công tốt, có thể được làm thành sợi, bó, nỉ, vải và các dạng sản phẩm khác nhau.
(8) Sản phẩm trong suốt có thể truyền ánh sáng.
(9) Việc phát triển chất xử lý bề mặt có độ bám dính tốt với nhựa đã hoàn tất.
(10) Không đắt.
(11) Nó không dễ cháy và có thể được nung chảy thành các hạt thủy tinh ở nhiệt độ cao.
Theo hình dạng và chiều dài, sợi thủy tinh có thể được chia thành sợi liên tục, sợi có chiều dài cố định và bông thủy tinh; theo thành phần thủy tinh, có thể được chia thành sợi thủy tinh không kiềm, kháng hóa chất, kiềm cao, kiềm, độ bền cao, mô đun đàn hồi cao và sợi thủy tinh kháng kiềm (chống kiềm), v.v.

4. Nguyên liệu chính để sản xuấtsợi thủy tinh
Hiện nay, các nguyên liệu chính để sản xuất sợi thủy tinh trong nước bao gồm cát thạch anh, alumina và clorit, đá vôi, đôlômit, axit boric, natri cacbonat, mangan, fluorit, v.v.

5. Phương pháp sản xuất
Về cơ bản được chia thành hai loại: một loại được làm từ thủy tinh nóng chảy trực tiếp thành sợi;
Một loại thủy tinh nóng chảy được tạo ra từ các quả cầu hoặc thanh thủy tinh có đường kính 20mm, sau đó được nung chảy lại bằng nhiều phương pháp khác nhau để tạo thành các sợi rất mịn có đường kính từ 3 đến 80μm.
Bằng cách sử dụng tấm hợp kim bạch kim và phương pháp kéo cơ học để tạo ra sợi có chiều dài vô hạn, sợi này được gọi là sợi thủy tinh liên tục, hay còn gọi là sợi dài.
Thông qua con lăn hoặc luồng khí được tạo thành từ các sợi không liên tục, được gọi là sợi thủy tinh có chiều dài cố định, thường được biết đến là sợi ngắn.

6, phân loại sợi thủy tinh
Sợi thủy tinh được phân loại thành các cấp độ khác nhau tùy thuộc vào thành phần, tính chất và mục đích sử dụng.
Theo quy định về tiêu chuẩn, sợi thủy tinh loại E là loại được sử dụng phổ biến nhất, được dùng rộng rãi trong vật liệu cách điện;
Hạng S dành cho các loại sợi đặc biệt.
Quá trình sản xuất sợi thủy tinh khác với sản xuất các sản phẩm thủy tinh khác.
Thành phần sợi thủy tinh được thương mại hóa trên thị trường quốc tế như sau:

(1) Kính E
Còn được gọi là thủy tinh không kiềm, là một loại thủy tinh borosilicat. Hiện nay, nó là một trong những loại thủy tinh có thành phần sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi nhất, với khả năng cách điện và tính chất cơ học tốt, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vật liệu cách điện bằng sợi thủy tinh, cũng được sử dụng với số lượng lớn để sản xuất nhựa gia cường sợi thủy tinh. Nhược điểm của nó là dễ bị ăn mòn bởi các axit vô cơ, vì vậy nó không thích hợp để sử dụng trong môi trường axit.

(2) Kính C
Còn được gọi là thủy tinh kiềm trung bình, loại sợi này có đặc điểm là khả năng kháng hóa chất, đặc biệt là khả năng kháng axit tốt hơn thủy tinh kiềm, nhưng tính chất điện kém và độ bền cơ học thấp hơn sợi thủy tinh kiềm từ 10% đến 20%. Thông thường, sợi thủy tinh kiềm trung bình ở nước ngoài có chứa một lượng boron dioxide nhất định, còn sợi thủy tinh kiềm trung bình của Trung Quốc hoàn toàn không chứa boron. Ở nước ngoài, sợi thủy tinh kiềm trung bình chỉ được sử dụng để sản xuất các sản phẩm sợi thủy tinh chống ăn mòn, chẳng hạn như sản xuất thảm sợi thủy tinh, v.v., cũng được sử dụng để tăng cường vật liệu lợp mái nhựa đường, nhưng ở nước ta, sợi thủy tinh kiềm trung bình chiếm một phần lớn trong sản lượng sợi thủy tinh (60%), được sử dụng rộng rãi trong việc tăng cường nhựa gia cường sợi thủy tinh cũng như vải lọc, vải bọc, v.v., vì giá thành thấp hơn so với sợi thủy tinh không kiềm và có lợi thế cạnh tranh mạnh hơn.

(3) Sợi thủy tinh cường độ cao
Đặc trưng bởi độ bền và mô đun cao, vật liệu này có độ bền kéo sợi đơn đạt 2800MPa, cao hơn khoảng 25% so với độ bền kéo của sợi thủy tinh không chứa kiềm, và mô đun đàn hồi đạt 86.000MPa, cao hơn cả sợi thủy tinh E. Các sản phẩm FRP được sản xuất từ ​​vật liệu này chủ yếu được sử dụng trong quân sự, hàng không vũ trụ, áo giáp chống đạn và thiết bị thể thao. Tuy nhiên, do giá thành cao, hiện nay việc ứng dụng vật liệu này trong lĩnh vực dân dụng chưa được phổ biến rộng rãi, sản lượng toàn cầu chỉ khoảng vài nghìn tấn.

(4)Sợi thủy tinh AR
Còn được gọi là sợi thủy tinh kháng kiềm, sợi thủy tinh kháng kiềm là vật liệu cốt sợi thủy tinh cho bê tông cốt thép (xi măng) (gọi tắt là GRC), được làm từ 100% sợi vô cơ, là chất thay thế lý tưởng cho thép và amiăng trong các thành phần xi măng không chịu tải. Sợi thủy tinh kháng kiềm có đặc điểm là khả năng kháng kiềm tốt, có thể chống lại sự ăn mòn của các chất kiềm cao trong xi măng một cách hiệu quả, độ bám dính cao, mô đun đàn hồi, khả năng chịu va đập, độ bền kéo và uốn rất cao, không cháy, chịu được sương giá, chịu được sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm, chống nứt, chống thấm tuyệt vời, có thiết kế chắc chắn, dễ tạo hình, v.v., sợi thủy tinh kháng kiềm là một loại vật liệu cốt thép mới được sử dụng rộng rãi trong bê tông cốt thép (xi măng) hiệu suất cao. Đây là vật liệu cốt thép xanh.

(5) Một chiếc ly
Còn được gọi là thủy tinh kiềm cao, đây là loại thủy tinh natri silicat điển hình, do khả năng chống nước kém nên hiếm khi được sử dụng trong sản xuất sợi thủy tinh.

(6) Kính E-CR
Thủy tinh E-CR là một loại thủy tinh cải tiến không chứa boron và kiềm, được sử dụng để sản xuất sợi thủy tinh có khả năng chống axit và nước tốt. Khả năng chống nước của nó tốt hơn 7-8 lần so với sợi thủy tinh không chứa kiềm, và khả năng chống axit cũng tốt hơn nhiều so với sợi thủy tinh kiềm trung bình, đây là một loại mới được phát triển cho các đường ống ngầm và bể chứa.

(7) Kính D
Còn được gọi là thủy tinh có hằng số điện môi thấp, nó được sử dụng để sản xuất sợi thủy tinh có hằng số điện môi thấp với độ bền điện môi tốt.
Ngoài các bộ phận bằng sợi thủy tinh nêu trên, hiện nay còn có thêm một bộ phận mới.sợi thủy tinh không chứa kiềmNó hoàn toàn không chứa boron, do đó giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nhưng các đặc tính cách điện và cơ học của nó tương tự như kính E truyền thống.
Ngoài ra còn có loại sợi thủy tinh hai thành phần, được sử dụng trong sản xuất bông thủy tinh, và cũng có tiềm năng trong vật liệu gia cường nhựa gia cường sợi thủy tinh. Thêm vào đó, còn có sợi thủy tinh không chứa flo, được phát triển để đáp ứng các yêu cầu về môi trường và là loại sợi thủy tinh cải tiến không chứa kiềm.

7. Nhận dạng sợi thủy tinh có hàm lượng kiềm cao
Cách kiểm tra rất đơn giản: cho sợi vào nước sôi và nấu trong 6-7 giờ. Nếu đó là sợi thủy tinh có tính kiềm cao, sau khi nấu trong nước sôi, cả sợi dọc và sợi ngang đều bị lỏng ra.

8. Có hai loại quy trình sản xuất sợi thủy tinh.
a) Phương pháp đúc hai lần – phương pháp kéo từ nồi nấu kim loại;
b) Phương pháp đúc một lần – kéo sợi trong lò nung bể.
Quy trình kéo sợi bằng nồi nấu chảy bao gồm việc nung chảy nguyên liệu thủy tinh ở nhiệt độ cao để tạo ra các viên bi thủy tinh, sau đó nung chảy các viên bi thủy tinh lần thứ hai và kéo sợi tốc độ cao để tạo thành các sợi thủy tinh dạng sợi mảnh. Quy trình này có nhược điểm là tiêu hao năng lượng cao, quá trình tạo hình không ổn định, năng suất lao động thấp, và các nhược điểm khác, về cơ bản đã bị các nhà sản xuất sợi thủy tinh lớn loại bỏ.

9. Điển hìnhSợi thủy tinhQuá trình
Phương pháp kéo sợi bằng lò nung bể sử dụng clorit và các nguyên liệu thô khác được nung chảy thành dung dịch thủy tinh trong lò, loại bỏ bọt khí thông qua đường dẫn được vận chuyển đến tấm thoát khí xốp, kéo sợi tốc độ cao thành sợi thủy tinh. Lò có thể được kết nối với hàng trăm tấm thông qua nhiều đường dẫn để sản xuất đồng thời. Quy trình này đơn giản, tiết kiệm năng lượng, tạo hình ổn định, hiệu quả cao và năng suất cao, tạo điều kiện thuận lợi cho sản xuất tự động hoàn toàn quy mô lớn, và đã trở thành xu hướng chủ đạo trong quy trình sản xuất quốc tế, với quy trình sản xuất sợi thủy tinh chiếm hơn 90% sản lượng toàn cầu.